Brevet FR2912923A1 — publié le 20080829

La présente invention a trait aux appareils de maintien en forme utilisés dans les salles de gymnastique entre autres et concerne en particulier un appareil à plaque vibrante pour la tonification musculaire. Dans les salles de gymnastique ou de fitness, il existe aujourd'hui des appareils disposant d'une plaque vibrante qui, grâce à des moteurs sous-jacents, génèrent des vibrations unidirectionnelles verticales. Quand un individu se positionne sur la plaque vibrante en fonctionnement, son corps subit un léger déséquilibre. Le cerveau recevant une information en retour, il transmet alors un signal aux muscles pour provoquer des contractions musculaires réflexes afin de procéder au rééquilibrage. Actuellement, la plupart des appareils à plaque vibrante sont équipés d'un amortissement par des ressorts ou des plaques de matériau élastique. Mais ce type d'amortissement ne permet pas d'avoir un réglage optimal et adapté au poids de l'utilisateur. Ainsi, des vibrations adaptées à un individu de 75 kg seront trop fortes pour un individu de moins de 75 kg et trop faibles pour d'autres ayant un poids supérieur à 75 kg. La demande de brevet WO 2005/0001888 décrit un appareil de ce type dans lequel il est possible de modifier l'épaisseur du matériau élastique. Cependant, d'une part il n'est pas aisé de procéder à cette modification pour chaque utilisateur et, d'autre part, le peu de possibilités offertes ne permet pas d'ajuster l'amortissement selon le poids exact de l'utilisateur. Il existe aujourd'hui des appareils à plaque vibrante dont l'amortissement est réalisé au moyen de suspensions pneumatiques telles que des coussins d'air. Ce type d'amortissement pallie les inconvénients cités ci-dessus mais présente un inconvénient majeur. En effet, outre le fait que les coussins se dégonflent au cours du temps, la température a provoqué la dilatation de l'air contenu, ce qui entraîne une variation de pression indésirable. C'est pourquoi le but de l'invention est de fournir un appareil à plaque vibrante disposant d'un amortissement à coussins d'air ajustable de façon précise au poids de chaque utilisateur. L'objet de l'invention est donc un appareil à plaque vibrante comportant une plaque vibrante sur laquelle se place l'utilisateur désirant une tonification musculaire, un moteur à vibrations solidaire de la plaque vibrante pour faire vibrer cette dernière à une fréquence déterminée et une pluralité de coussins d'air disposés sous la plaque vibrante pour amortir l'effet des vibrations. L'appareil comprend un réservoir d'air sous pression en communication avec chacun des coussins d'air et un compresseur fournissant l'air sous pression au réservoir d'air de manière à maintenir la pression de l'air dans le réservoir d'air à une valeur prédéterminée, le réservoir d'air étant adapté pour établir la pression de l'air dans au moins un des coussins d'air à une valeur déterminée quel que soit le poids de l'utilisateur. Selon une caractéristique de l'invention, l'appareil comprend en outre un ordinateur disposant d'un écran tactile et d'un clavier adapté pour entrer les programmes de fonctionnement de l'appareil ainsi que les paramètres nécessaires tels que la valeur de la pression à établir dans les coussins d'air ou la fréquence des vibrations à appliquer à la plaque vibrante. Un autre objet de l'invention est un ensemble comprenant une pluralité d'appareils selon l'invention dans lequel un ordinateur sous le contrôle d'un moniteur permet de commander la mise en oeuvre des appareils selon un programme déterminé et les paramètres nécessaires tels que la valeur de la pression à établir dans les coussins d'air ou la fréquence des vibrations à appliquer aux plaques vibrantes. Les buts, objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels : la figure 1 représente un appareil à plaque vibrante selon l'invention ; la figure 2 représente en coupe les deux moteurs rotatifs composant le moteur à vibrations ainsi que la plaque vibrante de l'appareil selon l'invention ; la figure 3 représente en coupe un coussin d'air muni de 10 ses électrovannes d'entrée et de sortie; et la figure 4 est un bloc diagramme représentant les coussins d'air, le compresseur et le réservoir d'air ainsi que l'unité de commande et ses connexions vers les électrovannes d'entrée et de sortie d'air des coussins d'air. 15 En référence à la figure 1, un appareil à plaque vibrante selon l'invention comprend un socle 10 supportant une plaque vibrante 12 en position horizontale sur laquelle monte l'utilisateur. Bien que la plaque vibrante puisse avoir des dimensions quelconques, il est préférable qu'elle ait une 20 longueur d'environ lm et une largeur d'environ 60cm de sorte qu'un utilisateur de forte corpulence puisse se placer dessus en position couchée sans problème. Le moteur vibrant est sous-jacent à la plaque vibrante 12 et n'est donc pas visible sur la figure. Ce moteur permet de 25 faire vibrer la plaque verticalement selon une amplitude comprise entre lmm et 3mm. L'utilisateur qui est debout sur la plaque vibrante se maintient dans cette position en tenant les poignées 14 et 16 d'un volant fixé au montant 18 fixé lui-même au socle 10. 30 Entre les deux poignées 14 et 16, un ordinateur 20 comportant un écran 22 et un clavier 24 est fixé en haut du montant 18. Cet ordinateur permet de multiples fonctions, en particulier de sélectionner les différentes fréquences utilisables, la pression à maintenir dans les coussins d'air, les amplitudes hautes ou basses, la durée de chaque exercice, le temps de pause entre chaque exercice. Il permet également de changer les fréquences ou les amplitudes en cours d'exercice A noter que, à moins de choisir des programmes spécifiques, la pression dans les coussins est de préférence maintenue à 1,5 kg/cm2 quel que soit le poids de l'utilisateur. La plaque vibrante 12 est mise en vibration au moyen d'un moteur vibrant représenté sur la figure 2. Le moteur vibrant est composé de deux moteurs rotatifs disposés côte à côte et tournant en sens inverse, le moteur 30 dont le support 31 est fixé au socle 10 et le moteur 32 dont le socle 33 est également fixé au socle 10. Chaque moteur 30 ou 32 comporte une masselotte 34 ou 36 dont le centre de gravité est déporté par rapport à l'axe de rotation du moteur. Les deux masselottes 34 et 36 sont symétriques l'une de l'autre. Lorsque les moteurs sont en rotation, chaque masselotte induit en tournant une force centrifuge. Quand les deux masselottes sont en position latérale, les forces centrifuges s'exercent latéralement mais dans une direction opposée et donc s'annulent. Par contre, quand les masselottes sont en haut ou en bas, les forces centrifuges s'additionnent et donc créent une force verticale alternative dont la fréquence est la fréquence de rotation des moteurs rotatifs. La plaque vibrante 12 est fixée au châssis de chacun des deux moteurs rotatifs 30 et 32 respectivement par deux vis 38 et 40. De la sorte, la plaque vibrante 12 est soumise à une vibration ayant pour fréquence la fréquence de rotation des moteurs 30 et 32. A noter que la plaque vibrante 12 comporte principalement une plaque d'acier 42 d'une épaisseur comprise entre lcm et 1,5cm suffisante pour éviter sa déformation lorsque, sous l'effet des vibrations, des accélérations au démarrage peuvent s'élever jusqu'à 10g (10 fois la pesanteur). La plaque vibrante comporte de préférence une couche supérieure 44 en matière plastique souple, par exemple en ABS, destinée à procurer un amortissement bénéfique pour l'utilisateur, et une couche inférieure 46 rigide également en matière plastique du même type mais comportant des nervures pour accroître sa rigidité. Le véritable amortissement est fourni par des coussins d'air se trouvant entre la plaque vibrante et le socle et dont le nombre peut être 2, 3, 4 ou plus. Dans le mode de réalisation préférentiel, l'appareil dispose de 3 coussins d'air comme c'est le cas du mode de réalisation décrit ci-dessous. Un coussin d'air illustré sur la figure 3 est de préférence circulaire et a un diamètre compris entre 5cm et 10cm. Il est en matériau élastique tel que du caoutchouc. Il comporte à sa partie inférieure une plaque rigide 52 servant de support et à sa partie supérieure une plaque 5' en communication avec l'intérieur du coussin d'air et servant d'entrée et de sortie d'air. L'entrée d'air se fait au moyen d'une électrovanne d'entrée 56 et la sortie d'air se fait par une électrovanne 58. L'ouverture des électrovannes 56 et 58 est commandée par une unité de commande comme on le verra par la suite. La mise en oeuvre de l'amortissement qui est la caractéristique essentielle de l'invention est maintenant expliquée en référence à la figure 4. Selon le mode de réalisation préférentiel, l'appareil à plaque vibrante dispose de 3 coussins d'air 50-1, 50-2 et 50-3 tels que le coussin d'air illustré sur la figure 3. Chaque coussin d'air peut recevoir de l'air sous pression grâce à son électrovanne d'entrée 56-1, 56-2 ou 56-3 et laisser sortir de l'air grâce à son électrovanne de sortie 58-1, 58-2 ou 58-3. L'air est fourni aux coussins d'air par un réservoir d'air 60 d'une capacité de plusieurs litres d'air. L'air qui se trouve dans le réservoir 60 est fourni par un compresseur 62. Une pression prédéterminée, par exemple 2 kg/cm2, est maintenue dans le réservoir 60. Dès que la pression diminue, le compresseur se met en route pour rétablir la pression à la valeur prédéterminée. Cet ajustement est réalisé facilement à l'aide d'un régulateur de pression à l'intérieur du réservoir agissant sur la mise en route du compresseur. La commande de l'entrée d'air et la sortie d'air dans les coussins est réalisée grâce à une unité de commande 64 connectée à l'ordinateur 20. Comme on l'a vu précédemment, le programme à mettre en oeuvre est entré dans l'ordinateur au moyen d'un écran tactile 22 et d'un clavier 24. Les paramètres de ce programme tels que la pression dans les coussins d'air, sont transmis à l'unité de commande 64. Cette dernière commande alors la mise en marche du moteur vibrant 28 et transmet les signaux de commande d'ouverture à une ou plusieurs des électrovannes 56-1, 56-2 et 56-3 de façon à régler la pression dans les coussins d'air 50-1, 50-2 et 50-3. En supposant que la pression dans les coussins d'air doit être établie à 1,5 kg/cm2 quel que soit le poids de l'utilisateur et que cette pression soit de seulement 1, 4 kg/cm2 dans le coussin d'air 50-1, l'unité de commande 64 transmet alors un signal d'ouverture à l'électrovanne 56-1. De l'air sous pression de 2 kg/cm2 se trouvant dans le réservoir d'air 60 passe alors dans le coussin d'air 50-1 jusqu'à ce que la pression dans ce dernier atteigne 1,5 kg/cm2. Dans le cas où la pression dans un ou plusieurs coussins d'air est trop élevée, l'unité de commande 64 envoie un signal d'ouverture à une ou plusieurs des électrovannes de sortie 58- 1, 58-2 ou 58-3. En supposant que la pression d'air dans le coussin d'air 50-2 soit à 1,6 kg/cm2 et que cette pression doit être ramenée à 1,5 kg/cm2, l'unité de commande envoie un signal d'ouverture à l'électrovanne 52-2. De l'air est donc évacué du coussin d'air 50-2 jusqu'à ce que la pression dans le coussin d'air soit descendue à 1,5 kg/cm2, auquel cas l'électrovanne 58-2 est refermée. A noter que la pression dans les coussins d'air doit être augmentée ou diminuée de façon inversement proportionnelle au poids de l'utilisateur. Ainsi, un utilisateur d'un poids de 100 kg nécessitera de diminuer la pression dans les coussins d'air et donc d'ouvrir les électrovannes de sortie si cet utilisateur intervient après un utilisateur de 75 kg. Si, au contraire, l'utilisateur suivant ne pèse que 60 kg, il faudra augmenter la pression dans les coussins d'air et donc ouvrir les électrovannes d'entrée d'air. Dans un mode de réalisation préférentiel, les électrovannes d'entrée 56-1, 56-2, 56-3 comportent un détecteur de pression intégré. Dans ce cas, des signaux de valeur de pression sont transmis en permanence par les électrovannes d'entrée à l'unité de commande 64 qui peut donc décider de transmettre si nécessaire des signaux d'ouverture à une ou plusieurs électrovannes d'entrée ou à une ou plusieurs électrovannes de sortie. Il va de soi que la détection de pression à l'intérieur des coussins d'air pourrait se faire à l'aide de détecteurs de pression indépendants (non intégrés dans les électrovannes) sans sortir du cadre de l'invention. Selon une variante du mode de réalisation qui vient d'être décrit, lorsque l'utilisateur descend de la plaque vibrante, la pression dans les coussins d'air chute et cette chute est détectée par l'unité de commande grâce aux détecteurs des électrovannes de commande. L'unité de commande envoie alors un signal aux électrovannes de sortie pour les ouvrir et dégonfler les coussins d'air, ce qui a pour effet de faire descendre la plaque vibrante. Lorsqu'un nouvel utilisateur monte sur la plaque vibrante en position basse, il est détecté grâce à la pression exercée et l'unité de commande envoie un signal aux électrovannes d'entrée pour remplir les coussins d'air jusqu'à la pression désirée. L'utilisation la plus habituelle de l'appareil selon l'invention est de produire des vibrations identiques dans toute la plaque vibrante qui est soumise à un mouvement alternatif vertical tout en restant horizontale avec une amplitude comprise entre 1mm et 3mm. Pour ce faire, les coussins d'air sont remplis de la même façon avec la même pression. Cependant, une autre utilisation consiste à augmenter et diminuer alternativement la pression dans les coussins d'air de façon à provoquer un mouvement oscillant et tournant de la plaque vibrante. Ainsi, avec trois coussins d'air, un coussin est gonflé à une pression de 1,5 kg/cm2 pendant que le deuxième est gonflé à 1,2 kg/cm2 et que le troisième est seulement gonflé à 0,9 kg/cm2. La plaque ne reste donc pas horizontale mais chacune de ses parties monte et descend alternativement. Les deux modes d'utilisation qui viennent d'être décrits ainsi que d'autres sont programmés au moyen de l'ordinateur 20. A noter que l'ordinateur 20 permet, grâce gestion de clientèle , une utilisation pour le client. Ce dernier rentre son nom et code et l'appareil est opérationnel pendant 30 Au-delà de ce temps, si le client souhaite exercices, il doit retaper son nom et son à un programme mains libres son numéro de ou 45 minutes. poursuivre ses code, ce qui déclenche une nouvelle séance qui sera déduite ensuite de son 25 forfait. D'autre part, l'ordinateur 20 peut faire l'analyse de la capacité du muscle à se contracter de chaque utilisateur, afin de régler exactement la force de vibration nécessaire en fonction de la réceptivité musculaire propre à chaque individu 30 (biofeedback). Ainsi, avec une fréquence de 35 hertz, le muscle de la cuisse d'un individu X se contractera très fortement (il est alors inutile d'augmenter la fréquence sous peine de tétanisation du muscle), alors que pour la même fréquence, le muscle de la cuisse d'un autre individu ne se contractera que faiblement, d'où la nécessité d'augmenter pour lui la fréquence pour obtenir un travail optimal. Enfin, l'ordinateur permet d'analyser les masses corporelles de chaque utilisateur (bio-impédancemétrie) : masse grasse, masse maigre (les muscles), masse d'eau. Cette fonction permet à l'utilisateur de suivre, au fur et à mesure des séances, les progrès qu'il fait (perte de graisse et gain de masse musculaire, etc.). A noter que l'on peut prévoir qu'un seul ordinateur placé sous le contrôle d'un moniteur (coach) commande le fonctionnement de plusieurs appareils. Dans ce cas, plusieurs utilisateurs vont travailler simultanément et pourront bénéficier des conseils avisés du moniteur. Revendications 1. Appareil à plaque vibrante comportant une plaque vibrante (12) sur laquelle se place l'utilisateur désirant une tonification musculaire, un moteur à vibrations (28) solidaire de la plaque vibrante pour faire vibrer cette dernière à une fréquence déterminée et une pluralité de coussins d'air (50-1, 50-2, 50-3) disposés sous ladite plaque vibrante pour amortir l'effet des vibrations; ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir d'air sous pression (60) en communication avec chacun desdits coussins d'air et un compresseur (62) fournissant l'air sous pression audit réservoir d'air de manière à maintenir la pression de l'air dans ledit réservoir à une valeur prédéterminée, ledit réservoir d'air étant adapté pour établir la pression de l'air dans au moins un desdits coussins d'air à une valeur déterminée quel que soit le poids de l'utilisateur. 2. Appareil selon la revendication 1, dans lequel ladite valeur prédéterminée de la pression d'air dans ledit réservoir (60) est supérieur à la pression d'air dans chacun des coussins d'air (50-1, 50-2, 50-3) et ledit réservoir communique avec chacun desdits coussins d'air au moyen d'une électrovanne d'entrée (56-1, 56-2, 56-3) qui s'ouvre sur commande de façon à laisser entrer de l'air sous pression dans un desdits coussins lorsque nécessaire. 3. Appareil selon la revendication 2, dans lequel ladite valeur prédéterminée de la pression d'air dans ledit réservoir (60) est de 2 kg/cm2 et ladite valeur déterminée de la pression de l'air dans au moins un desdits coussins d'air (50-1, 50-2, 50-3) est de 1,5 kg/cm2 quel que soit le poids de l'utilisateur. 4. Appareil selon la revendication 2 ou 3, comprenant en outre une unité de commande (64) connectée à chacune desdites électrovannes d'entrée (56-1, 56-2, 56-3) et adaptée pour commander l'ouverture d'au moins une desdites électrovannesd'entrée lorsqu'il est nécessaire d'augmenter le pression de l'air dans le coussin d'air (50-1, 50-2 ou 50-3) associé à ladite électrovanne d'entrée. 5. Appareil selon la revendication 4, dans lequel chacun desdits coussins d'air (50-1, 50-2, 50-3) comporte une électrovanne de sortie (58-1, 58-2, 58-3) adaptée pour s'ouvrir sous la commande de ladite unité de commande (64) et laisser sortir de l'air dudit coussin d'air lorsqu'il est nécessaire de diminuer la pression dans ledit coussin d'air. 6. Appareil selon la revendication 5, dans lequel chacune desdites électrovannes d'entrée (56-1, 56-2, 56-3) comporte un détecteur de pression adapté pour détecter la valeur de la pression dans le coussin d'air associé (50-1, 50-2, 50-3) et fournir ladite valeur de pression à ladite unité de commande (64) de manière à ce que cette dernière envoie un signal de commande d'ouverture à au moins une desdites électrovannes d'entrée lorsqu'il est nécessaire d'augmenter la pression de l'air dans le coussin d'air associé ou envoie un signal de commande d'ouverture à au moins une desdites électrovannes de sortie (58-1, 58-2, 58-3) lorsqu'il est nécessaire de diminuer la pression de l'air dans le coussin d'air associé. 7. Appareil selon la revendication 6, dans lequel la pression est maintenue à la même valeur dans chacun desdits coussins d'air (50-1, 50-2, 50-3) de sorte que ladite plaque vibrante (12) est soumise à un mouvement alternatif vertical tout en restant horizontale avec une amplitude comprise entre lmm et 3mm. 8. Appareil selon la revendication 6, dans lequel la valeur de la pression de l'air dans lesdits coussins d'air (50-1, 50-2, 50-3) est augmentée et diminuée alternativement sous la commande de ladite unité de commande (64) de façon à provoquer un mouvement oscillant et tournant de ladite plaque vibrante (12). 9. Appareil selon la revendication 7 ou 8, comprenant en 35 outre un ordinateur (20) disposant d'un écran tactile (22) etd'un clavier (24) adapté pour entrer les programmes de fonctionnement dudit appareil ainsi que les paramètres nécessaires tels que la valeur de la pression à établir dans lesdits coussins d'air (50-1, 50-2, 50-3) ou la fréquence des vibrations à appliquer à ladite plaque vibrante (12). 10. Ensemble comprenant une pluralité d'appareils selon la revendication 7 ou 8, dans lequel un ordinateur sous le contrôle d'un moniteur permet de commander la mise en oeuvre desdits appareils selon un programme déterminé et les paramètres nécessaires tels que la valeur de la pression à établir dans lesdits coussins d'air (50-1, 50-2, 50-3) ou la fréquence des vibrations de ladite plaque vibrante (12).