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WO2015110732A1 - Système de musculation en contractions excentriques, concentriques, isométriques des muscles agonistes et antagonistes réactif au sens de l'effort - Google Patents

Système de musculation en contractions excentriques, concentriques, isométriques des muscles agonistes et antagonistes réactif au sens de l'effort Download PDF

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Publication number
WO2015110732A1
WO2015110732A1 PCT/FR2015/000022 FR2015000022W WO2015110732A1 WO 2015110732 A1 WO2015110732 A1 WO 2015110732A1 FR 2015000022 W FR2015000022 W FR 2015000022W WO 2015110732 A1 WO2015110732 A1 WO 2015110732A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
user
effort
force
motorized
support
Prior art date
Application number
PCT/FR2015/000022
Other languages
English (en)
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WO2015110732A4 (fr
Inventor
Daniel BLACH
Original Assignee
Blach Daniel
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Blach Daniel filed Critical Blach Daniel
Priority to EP15709215.6A priority Critical patent/EP3099384A1/fr
Priority to US15/114,450 priority patent/US20160339294A1/en
Publication of WO2015110732A1 publication Critical patent/WO2015110732A1/fr
Publication of WO2015110732A4 publication Critical patent/WO2015110732A4/fr

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    • A63B23/03516—For both arms together or both legs together; Aspects related to the co-ordination between right and left side limbs of a user
    • A63B23/03533—With separate means driven by each limb, i.e. performing different movements
    • A63B23/03541—Moving independently from each other

Definitions

  • Bodybuilding system in eccentric, concentric, isometric contractions of the agonist and antagonist muscles responsive to the effort.
  • the present invention relates to a motorized device in two reversible operating directions which, thanks to a system of the direction of detection of the effort of the user reacts to the direction of the effort of the user by systematically generating a force and a displacement a mobile support with opposite meanings to the meaning and inversions of the user's effort. If the user's effort is less than the motorized force, the direction of movement and the direction of the motorized force are maintained, if the effort of the user is greater than the motorized force, the displacement of the mobile support is reversed but the direction of the motorized force is maintained, if there is equality the movement stops but the motorized force retains its meaning.
  • the system therefore allows for agonist and antagonist musculation in back-and-forth movements in contractions which may be eccentric or only concentric or isometric, or else: a particular combination of these three modes of contractions in alternately agonist and antagonist bodybuilding, according to: the set point display of the force of the motorization, the effort of the user and from any position of the motorized device.
  • the device ceases operation as soon as the user stops his effort.
  • a back-and-back weight training alternately solicits an agonist muscle and its antagonist muscle, thanks to opposing movements and forces such as: pushing, lifting, descending, pedaling in one direction-in-the-other. .
  • the main agonist and antagonist muscles are the pairs: biceps-triceps, quadrilceps-hamstrings, abdominals-lumbar ...
  • alternating bodybuilding agonist muscle then antagonist muscle is particularly recommended to have a harmonious and balanced development of the musculature.
  • the machines of bodybuilding are traditionally constituted by systems which reproduce gravity load musculation namely:
  • the true eccentric contraction corresponds to the case in which the load exceeds the real physical possibilities of the user.
  • the user can only slow the movement of the load, the load must be greater than its physical capabilities.
  • the motorized systems of bodybuilding in eccentric contractions without gravity mass do not allow the user to stop when he wants to stop his effort; the motorized displacement goes to the end of its displacement and it is at the end of the race that a sensor or an abutment makes it possible to stop the movement.
  • Eccentric contractions is initially configured between an adjustable start point and an adjustable end point to prevent the user from being trapped by a load that he can not move because it is greater than his physical abilities.
  • None of the existing weight machines can generate a motorized force that is always in opposition to the direction of the effort of the user and moves the user if the effort of the user is less than the motorized force or that is moved by the user if the effort of the user is greater than the motorized force and this in movements back and forth, at the discretion of the reversals of the user's effort.
  • None of the existing machines have force sense detection systems that allow the machine to react in opposition to the sensed direction. There are no motorized trips back and forth related to detecting the inversion of the direction of effort of the user.
  • Invention WO 2011140432 entitled "linear motor system for a weight training device” is based on linear motors that withstand the efforts of the user generating a bodybuilding concentric contractions in a predefined direction.
  • This system does not allow eccentric weight training or isometric weight training. Since the system does not have a system for detecting the direction of the user's effort, the movements are executed between a predefined initial starting point and a predefined end point, it does not allow movements to and from the user. from any point of departure and from any point of arrival, according to non-predefined inversions of the direction of the user's effort.
  • a complete bodybuilding session requires a lot of time because there are many muscles to work.
  • some motorized weight systems can perform: a bodybuilding of the entire body of the user by combining a treadmill with a weight system .
  • the systems designed from electric treadmills used in bodybuilding are systems that do not allow to perform only eccentric weighting or only concentric in both directions back and forth in order to solicit agonistic and then antagonistic strength training in the same exercise; ie without new system settings.
  • the invention does not have a motorization two-way moving entrainants available in the same exercise during round-trip movements (cf 16,157).
  • the invention does not have a system for detecting the direction of the user's effort, but only sensors for moving the belt. Back and forth movements allowing the musculation of the agonist and then antagonistic muscles, in exclusively concentric or exclusively eccentric contractions related to the detection of meaning and reversals of the user's effort are impossible.
  • the following inventions are also motorized systems of musculations allowing a concentric musculation, pseudo eccentric and isometric
  • the carpet serves only to force the user to seek balance by walking forwards or backwards while making an effort with the upper body.
  • the device according to the invention overcomes all these disadvantages.
  • the user bears with a part of the body on the movable support (2) (30) (51) of the motorized mechanism, the other part of the body is in connection with the fixed resistant support (3) (33) (52) allowing the user to take a support to exert an opposite force to the motorized force of the mobile support.
  • the detection system (6) (39) (58) may consist of sensors (23) and (24), (40) and (41), or strain gauges (56) and ( 57) to order:
  • the start of the system is made from the detection of the single direction of effort of the user regardless of the intensity of the effort.
  • the information of the detected direction of the user's effort is transmitted to a control part which controls the motorized mechanism so that the motorized force transmitted to the mobile support
  • motorization reverses its action.
  • the motorized force and the initial displacement then reverse their directions, so that they are always opposed to the sensed direction of the effort of the user.
  • This operation makes it possible to generate round-trip movements that allow the alternating work of the agonist and antagonist muscles through numerous sequences during the same exercise.
  • the motorized mechanism must be reversible; a reversible motorization allows a displacement in the opposite direction of the motorized direction in the case where the action of the effort of the user generates a resistant force greater than the intensity of the motorized force.
  • the intensity of the effort of the user is greater than the adjustment of the intensity of the motorized force, the reversibility of the mechanism makes it possible to have a sense of
  • the initial effort of the user can be made from any position of the motorized mechanism and in any direction of work.
  • the motorized mechanism will react in opposition to the direction of this initial effort and stop exercising a force and move as soon as the user relaxes his effort.
  • the direction of the actual movement of the motorized mechanism may be different from the direction of the reversible displacement controlled because it depends on the ratio between the intensity of the effort of the user and the intensity of the motorized force:
  • the actual movement of the mechanism is in the direction of the motorized force and in the opposite direction of the effort of the user; the user works in eccentric contractions, the direction of movement initially controlled is maintained,
  • the reversible mechanism can not generate displacement but will continue to exert a motorized force in the opposite direction of the effort of the user; the user works in isometric contractions, the initially ordered movement is blocked,
  • the reversibility of the motorized mechanism allows an effective displacement opposite to the direction of the motorized force and in the same direction as the effort of the user; the user works in concentric contractions, the direction of movement initially controlled is reversed.
  • the reversibility of the motorized mechanism can be acquired by the particular use of DC motors, brushless motors, stepper motors, asynchronous motors associated with electronic variators and reversible mechanical reducers.
  • One of the easiest solutions to implement is the addition of electromagnetic coupling to an asynchronous geared motor.
  • An electromagnetic powder coupler (4) makes it possible to obtain the transmission of a constant torque to the mechanism that is maintained whatever the direction of displacement imposed or undergone by the user. This transmitted torque comes partially or completely from the engine torque, depending on the setting of the transmissible electromagnetic coupling.
  • this technological solution avoids the addition of a cooling system following a rise in temperature of the engine which no longer turns in the controlled direction while it continues to supply energy to the engine.
  • mobile support (2) (30) (51) in the opposite direction to the detected direction.
  • the device therefore comprises a system that allows the detection of the intensity of a minimum effort of the user to control:
  • Traditional automation programmable logic controller, electronic card, cable technology- programmable logic controller or electronic card: which controls, stops or direction of rotation of the motor according to the detection of the direction of the minimum safety effort
  • the motorized mechanism allows to have in the same exercise the ability to work the agonist and antagonist muscles contractions: concentric, isometric and eccentric without changing or configuration or adjustment of this motorized machine through movements back and forth. These round-trip movements are generated by the detection of voluntary and non-predetermined inversions of the direction of the user's effort.
  • the invention thus makes it possible to perform series of exercises of the agonist and antagonist muscles only in weight training with eccentric contractions or solely in concentric or isometric contractions according to the value of the adjustment of the intensity of the motorized force and the intensity of the the effort of the user depending on his physical capacity.
  • the device declines mainly in three structural positions: horizontal, vertical and rotary.
  • Motorized mechanisms: horizontal and vertical, horizontal and rotating, can combine and create complex weight machines to reduce the time spent on bodybuilding exercises.
  • the horizontal configuration includes: - The reversible motorized mechanism (4,5), as described above, which drives a mobile support (2) consisting of a treadmill in the directions, front and rear, on which the user can perform alternating efforts forward and backward,
  • a fixed support support (3) constituted by a horizontal crossbar connected to the motorized mechanism by two vertical elements of adjustable height on which the user bears with the top of his body.
  • the system reacts and sets the mat reversibly forward by exerting a force equal to the set value
  • the system reacts and sets the mat reversibly backward by exerting a force equal to the set value
  • the actual movement of the mat will be in the direction of the effort of the user; it will be in concentric contractions.
  • the vertical configuration includes:
  • a low support support constituted by a fixed horizontal support (33), linked to the vertical motorized mechanism on which the user bears with the lower part of his body.
  • the system reacts and sets the bar downwards by delivering a force equal to the set value
  • the displacement of the bar will put the user in an eccentric contraction. -If the user pushes as much as the set value the movement of the bar will be zero but the force will be constant. The user will be in isometric contraction.
  • the displacement of the bar will be in the direction of the effort of the user; it will be in concentric contraction.
  • the rotary configuration comprises:
  • a reversible motorized mechanism as indicated above which drives a lever or pedal which constitutes the mobile support (51) in rotation about the motor axis which rotates in both directions, on which the user can perform with the arms or with the legs a rotational effort,
  • a support support (52) constituted by a fixed support linked to the motorized mechanism on which the user bears with another part of his body.
  • the rotary device according to the invention of the motorized mechanism allows a cyclist to perform a weight training legs eccentric contraction.
  • a motorized pedals according to the invention can provide a torque greater than the torque of the user and impose a reverse rotation movement to that sought by the user. This will be a real eccentric contraction very effective, which will allow the user to gain muscle power.
  • Complex machines may be constituted by a motorized machine with a horizontal structure as described above and a motorized machine with a vertical structure as previously described or by a motorized machine with a horizontal structure as previously described and a motorized machine with a rotating structure as described previously.
  • the vertical or rotary motorized structures being mounted in place of the vertical fixed support of the horizontal motorized machine.
  • Figure 1 shows the device of the invention with motorized mechanism in the horizontal plane with a forward movement of the carpet that reacts and opposes the rearward effort of the user on the carpet.
  • Figure 2 shows the device of the invention with motorized mechanism in the horizontal plane with a rearward movement of the carpet that reacts and opposes the forward effort of the user on the carpet.
  • Figure 3 shows the construction of the horizontal motorized system and more particularly the drive of the treadmill supporting the efforts of the user.
  • FIG. 4 shows the device of the invention with motorized mechanism in the vertical plane with a movement of the motorized slideways that react and oppose the downward force of the user on the crossmember.
  • FIG. 5 represents the device of the invention with motorized mechanism in the vertical plane with a downward movement of the motorized slides that react and oppose the user's upward force on the crossmember.
  • Figure 6 shows the construction of the vertical version of the device of the invention.
  • Figure 7 shows the device of the invention with motorized mechanism in rotation with a rotational movement of the lever which reacts and opposes the user's rotational force of rotation on the lever.
  • Figure 8 shows the device of the invention with motorized mechanism in rotation with a rotational movement of the lever which reacts and opposes the user's anti-clockwise rotation force on the lever.
  • Figure 9 shows a combination of the horizontal motorized mechanism with the vertical motorized mechanism.
  • Figure 10 shows a possible application of the combination of the horizontal motorized system with the vertical motorized system. This application is about the game of rugby in its phase of thrust in melee.
  • Figure 11 shows a possible application of the combination of the horizontal motorized system with a motorized rotating system. We can have two machines in one:
  • first horizontal machine consisting of the motorized horizontal belt according to the invention and a fixed support consisting of a fixed rotating lever whose position can be manually adjusted around its axis of rotation.
  • the position of the lever is locked mechanically after adjustment or positioned automatically thanks to its motorization,
  • a second machine consists of a fixed support constituted by the rotationally locked belt and a rotation motorized device according to the invention on which the user makes efforts with his arms on the lever which acts as a mobile support.
  • the device applied to a horizontal motorization comprises:
  • a horizontally motorized low support consisting of a carpet (l) in rotation on which the user bears (2) with his feet,
  • a fixed high support (3) constituted by a bar on which the user bears with his hands.
  • the motorization of the belt (1) is achieved by an electric geared motor (5) of 550 watts with two directions of rotation.
  • This geared motor has a torque of 80 Nm with an output speed of 10 rpm.
  • the output shaft of the gearmotor is connected in rotation to a clutch (4) to magnetic powder of transmissible torque adjustable by electrical control (8) 0-10 volts with a maximum torque equal to 64Nm.
  • the output shaft of the clutch is coupled to a general drive shaft which will transmit torque and operating speed to the belt (1).
  • the magnetic powder clutch (4) provides a constant torque proportional to the intensity of a magnetization current of the powder. The higher the current, the greater the magnetization and the more the clutch can transmit torque. This current is adjusted using a control module managed by a 0-10 volt potentiometer (8) located on the control panel (9) available to the user.
  • the torque transmitted by the powder clutch is perfectly reversible; the reversal of direction requires no additional effort and the programmed torque is maintained regardless of the direction of rotation.
  • the clutch output movement imposes its direction and its value on the belt .
  • the clutch torque is motor, the low supports of the user move in the opposite direction of the direction of his effort; the user is in the phase of bodybuilding contraction eccentric, under the muscular stress he will be forced to move his feet.
  • This geared motor (5) is controlled by an electronic variator to adjust the base speed of the carpet which is equal to 10 cm / s.
  • This frequency variator also makes it possible to program a progressive rise in the intensity of the driving force as well as the progressiveness of the setting in motion.
  • the motorized weight-training mechanism providing horizontal forward or backward movements, as previously described, drives a specific treadmill (1) from a general drive shaft (11).
  • the carpet consists of rigid boards (10) 80 cm long, 12.5 cm wide and 3 cm thick. These boards roll on a bearing path (15) linked to the frame. This ball raceway allows a consequent reduction in the mechanical friction of the boards on the low support. These boards are guided laterally by lateral guides, this guidance allows a non-focused effort of the user.
  • the drive of the board mat is carried out by a system of pinions (16), transmission chains (17), chains for fastening the boards (18) and freewheels (12) allowing the upper part of the conveyor belt always be stretched regardless of the direction of rotation of the motor.
  • the carpet assembly (1) thus formed allows the user to be able to push with his feet by exerting forward or rearward thrust forces of up to 250 daN.
  • the high support consists of a simple horizontal force bar (3) connected to the frame of the lower support (20) by vertical uprights (21). These uprights have a hinge (22) for detecting the direction of the forward or backward force on the carpet by a magnetic position sensor (23) indicating that the user creates a rearward force on the carpet by pushing on the stress bar and a magnetic sensor (24) indicating that the user creates a forward effort on the mat by pulling on the stress bar.
  • Compression springs (28) in the same zone are calibrated to a minimum safety value and require the user to compress them to allow the sensors to trigger movement. If the force is less than the safety value, these same springs bring the high support back to the middle position thereby stopping the movement of the belt by deactivation of the position sensors.
  • the traditional control cabinet (25) comprises an industrial programmable logic controller or an electronic card that manages the operating cycle, safety and management of power energy through the variable speed drives associated with the motors.
  • the dialogue organ with the user allows:
  • An auxiliary element consists of a webcam type camera that allows the user to see his posture effort on a screen and correct it.
  • the device applied to a vertical motorization comprises:
  • a high support consisting of a force bar (30) connected to the frame by two motorized slides (31) vertically, guided in vertical uprights (32) fixed on the low support.
  • a fixed low support (33) constituted by a flat support on which the user bears with his feet.
  • the motorization of the vertical slides is achieved by an electric geared motor (34) of 90 watts with two directions of rotation.
  • This geared motor has a torque of 20 Nm with an output speed of 10 rpm.
  • the output shaft (37) of the gearmotor is rotatably connected to a clutch (35) magnetic powder torque transmissible adjustable 0-10 volts electrical control with a maximum torque equal to 12Nm.
  • the output shaft of the clutch is coupled to a general transmission shaft (38) which will transmit the torque and operating speed to the vertical slides (31).
  • the clutch (35) magnetic powder provides a constant torque proportional to the intensity of a magnetization current of the powder. The higher the current, the greater the magnetization and the more the clutch can transmit a large torque. This current is adjusted using a control module managed by a 0-10 volt potentiometer (8) located on the control panel (25) available to the user.
  • the torque transmitted by the clutch (35) powder is perfectly reversible; the reversal of direction requires no additional effort and the programmed torque is maintained regardless of the direction of rotation.
  • This geared motor is controlled by an electronic variator to adjust the base speed of the carpet which is equal to 3 cm / s.
  • This frequency variator also makes it possible to program a progressive rise in the intensity of the driving force as well as the progressiveness of the setting in motion.
  • the motorized weight-training mechanism providing upward or downward vertical movements, as previously described, drives guide rails in a specific vertical support from a general drive shaft.
  • the movement is transmitted by a rack and pinion system: the pinion (43) is fixed on the fixed vertical upright (32) and the rack (42) on the mobile vertical upright (31).
  • connection between the output of the clutch (35) and the pinion (43) is effected by a chain transmission (36) of a small pinion of 20 teeth to a pinion of 40 teeth, this transmission will reduce the speed and increase the torque.
  • Each vertical upright is composed of a fixed part (32) in connection with the frame and a movable part (31) guided in vertical translation by bearings (44) fixed on the fixed upright (32).
  • the force bar (30) is connected to the movable portion via a mechanism (39) for detecting the direction of effort of the user and to verify that the minimum safety effort is reached. This detection is effected by means of a magnetic position sensor (40) indicating that the user creates an upward force on the force bar (30) and a magnetic sensor (41). ⁇ indicating that the user creates a downward effort on the stress bar (30).
  • Compression springs located in the same zone are calibrated to a minimum safety value and require the user to compress them to allow the sensors to trigger the movement. If the force is less than the safety value, these same springs bring the bar (30) to the middle position thereby stopping the movement of the slides by deactivation of the position sensors.
  • the traditional control cabinet (25) comprises an industrial programmable logic controller or an electronic card that manages the operating cycle, safety and management of power energy through the variable speed drives associated with the motors.
  • the dialogue organ with the user allows:
  • the device applied to a rotary motor comprises:
  • a reversible motorized support (53) which rotates in both directions a force lever (51) on which the user exerts a rotational force.
  • the motorization of the force lever (51) is performed by an electric geared motor (53) of 550 watts with two directions of rotation.
  • This geared motor has a torque of 80 Nm with an output speed of 10 rpm.
  • the output shaft of the geared motor (54) is rotatably connected to a magnetic powder clutch (56) of transmissible torque adjustable by electrical control (8) 0-10 volts with a maximum torque of 64Nm.
  • the output shaft of the clutch (55) is coupled to a general drive shaft which will transmit torque and operating speed to the force lever (51).
  • the magnetic powder clutch (56) provides a constant torque proportional to the intensity of a magnetization current of the powder. The higher the current, the greater the magnetization and the more the clutch can transmit a large torque. This current is adjusted using a control module managed by a 0-10 volt potentiometer (8) located on the control panel (9) available to the user.
  • the torque transmitted by the powder clutch is perfectly reversible; the reversal of direction requires no additional effort and the programmed torque is maintained regardless of the direction of rotation.
  • This geared motor is controlled by an electronic variator to adjust the basic speed of the lever which is equal to 10 rpm.
  • This frequency variator also makes it possible to program a progressive rise in the intensity of the driving force as well as the progressiveness of the setting in motion.
  • the motorized weight-training mechanism providing rotational movements in one direction or the other, as previously described, drives a force lever rotated by the general drive shaft (55).
  • the transmission of the movement is carried out directly on the general transmission shaft.
  • the force lever contains a mechanism to detect the direction of the user's effort and to verify that the minimum safety effort is reached. This detection is carried out by means of a strain gauge (56) indicating that the user creates a force in one direction on the lever and a strain gauge (57) indicating that the user creates an effort in the other direction on the lever of force.
  • a rotating joint (55) retrieves information on the direction of the effort of the user and on a threshold of minimum intensity of this effort. This intensity threshold will require the stopping of the motorized mechanism if it is not reached or the start of the motorized mechanism if it is reached and exceeded.
  • the device applied to combinations of motorized weight training mechanisms comprises:
  • the arrangement of the two devices is organized as follows: -The support plate (33) of the vertical device is deleted,
  • control part is managed with traditional automation, which is only the juxtaposition of the two control systems of the horizontal device and the vertical device.
  • the operation takes the characteristics of both horizontal and vertical devices.
  • the user is supported with his feet on the low support and in connection with the top of his body on the high support.
  • the horizontal motorization relates to the front and rear horizontal moving belt, the bar (30) being fixed in the horizontal direction.
  • the vertical motorization relates to the bar (30) with vertical displacement of rise or fall.
  • the two modes of horizontal and vertical stresses can work simultaneously or one without the other.
  • the value of the horizontal force of the belt (l) and the value of the vertical force of the bar (30) are adjustable on a control panel (9).
  • the value of the horizontal speed of the low support and the value of the vertical speed of the high support are adjustable on a control console.
  • the belt (1) will be stuck in its advance but the force of the belt (1) will remain equal to the set value and continue to s' apply on the user, the user will be in isometric weight training, -If the user provides a greater force and opposite to the strength of the belt (1), the belt (l) will reverse its direction of movement but the driving force of the belt (1) will remain equal to the set value and continue to s apply to the user in the original direction, the user will be in concentric weight training,
  • the mat (1) will continue its direction of movement forcing the user to move his supports on the mat (1) to find a new position effort on the carpet (1), the user will be in eccentric weight training.
  • This system consists of:
  • a quilted yoke (60) is attached to the force bar (30) which is animated by a vertical movement.
  • the player pushes backwards on the mat (1), the mat reacts and exerts a force forward putting the player into muscular strain. If the player provides a greater effort than the mat, the mat moves backwards; the movement of the player corresponds to that of a player who advances. If the player provides less effort than the mat, the mat moves forward; the movement of the player corresponds to that of a player who recoils.
  • the resulting displacement of this player-versus-motorized fight will be the movement imposed by the player if he is stronger than the machine or moving the machine if he is stronger than the player.
  • the fight ends as soon as the player relaxes his effort; the motorized machine stops its movement.
  • the device according to the invention is particularly intended for training athletes:
  • the device according to the invention allows the blocking of the load as soon as the user disengages.

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Abstract

Dispositif motorisé pour musculation concentrique, isométrique et excentrique à sens de déclenchement réactif au sens de l'effort de l'utilisateur. L'invention concerne un dispositif motorisé à deux sens de marche qui réagit à l'effort d'un utilisateur afin de lui opposer une charge de musculation réglable dans un déplacement réversible. Il est constitué : • - d'un support motorisé réversible qui déplace un support mobile (2)(30)(51) sur lequel une partie du corps est en appui et qui délivre une charge de musculation, • - d'un support fixe (3)(33)(52) pour qu'une autre partie du corps puisse prendre appui pour s'opposer à la force motorisée du support mobile (2)(30)(51). Un système de détection (6)(39)(58) du sens de l'effort de l'utilisateur permet de commander en sens inverse la motorisation du mécanisme ou de l'arrêter si l'effort de l'utilisateur devient insuffisant. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la musculation à contractions isométriques, concentriques et excentriques transférable à toutes activités sportives. Le dispositif suivant l'invention peut être configurable dans des structures permettant des efforts de types : verticaux, horizontaux, rotatifs ou une combinaison de ces différents types.

Description

Titre de l'invention : Système de musculation en contractions excentriques, concentriques, isométriques des muscles agonistes et antagonistes réactif au sens de l'effort.
La présente invention concerne un dispositif motorisé dans deux sens de marche réversibles qui, grâce à un système du sens de détection de l'effort de l'utilisateur réagit au sens de l'effort de l'utilisateur en générant systématiquement une force et un déplacement d'un support mobile de sens opposés au sens et aux inversions de sens de l'effort de l'utilisateur. Si l'effort de l'utilisateur est inférieur à la force motorisée, le sens de déplacement et le sens de la force motorisée sont maintenus, si l'effort de l'utilisateur est supérieur à la force motorisée, le déplacement du support mobile est inversé mais le sens de la force motorisée est maintenu, s'il y a égalité le déplacement stoppe mais la force motorisée conserve son sens. Le système permet donc une musculation agoniste et antagoniste dans des mouvements aller-retour en contractions qui peuvent être uniquement excentriques ou uniquement concentriques ou isométriques ou alors : une combinaison particulière de ces trois modes de contractions en musculation alternativement agonistes et antagoniste, suivant : la consigne de réglage affichée de la force de la motorisation , l'effort de l'utilisateur et à partir d'une position quelconque du dispositif motorisé.
Il permet des mouvements aller-retour à partir de n'importe quel point de départ et de n'importe quel point d'arrivée, au gré des Inversions aléatoires du sens de l'effort de l'utilisateur.
Le dispositif cesse son fonctionnement sitôt que l'utilisateur cesse son effort.
On rappelle que :
-si l'utilisateur déplace une charge dans un mouvement opposé à la direction de la charge ; ses muscles sont en contractions concentriques,
- si l'utilisateur maintient la charge en position statique, ses muscles sont en contractions isométriques,
- si l'utilisateur est entraîné par la charge en ayant le même mouvement que la direction de la charge en ralentissant le déplacement de la charge, ses muscles sont en contractions excentriques,
- une musculation en mouvement aller-retour permet de solliciter alternativement un muscle agoniste et son muscle antagoniste, grâce à des mouvements et des efforts opposés tels que : pousser- tîrer, soulever-descendre, pédaler dans un sens-dans l'autre...
-les principaux muscles agonistes et antagonistes sont les couples : biceps-triceps, quadrlceps- ischiojambiers, abdominaux-lombaires...
Beaucoup d'experts confèrent à la contraction excentrique des vertus de musculation supérieures à celle de la contraction concentrique avec néanmoins quelques risques de ruptures de fibres musculaires et des temps de récupération supérieurs.
Dans le même exercice, la musculation alternée : muscle agoniste puis muscle antagoniste est particulièrement recommandée pour avoir un développement harmonieux et équilibré de la musculature. Les machines de musculation sont traditionnellement constituées par des systèmes qui reproduisent la musculation par charge gravitaire à savoir :
- un premier mouvement dans le sens « aller » qui déplace la charge dans le sens imposé par l'utilisateur car l'utilisateur est plus fort que la charge, il s'agit d'une contraction concentrique du muscle 5 agoniste
-un second mouvement dans le sens « retour » qui ramène la charge dans sa position initiale dans le sens imposé par la charge car l'utilisateur exerce un effort de « freinage » dont l'intensité est inférieure à l'intensité de la charge, il s'agit d'une contraction (pseudo) excentrique du même muscle agoniste.
LO . On dit pseudo excentrique car dans ce cas l'utilisateur est plus fort que la charge ; ce n'est qu'une diminution volontaire de son effort qui permet à la charge de l'entraîner.
La véritable contraction excentrique correspond au cas dans lequel la charge dépasse les réelles possibilités physiques de l'utilisateur. En véritable contraction excentrique l'utilisateur ne peut que ralentir le déplacement de la charge, la charge doit être supérieure à ses capacités physiques.
L5 Le problème en contraction excentrique réside dans le fait qu'elle dépasse la capacité d'effort concentrique de l'utilisateur ; l'utilisateur n'a plus la maîtrise physique de son effort, il est dominé par la charge. Ainsi, on peut ralentir la descente d'une charge qu'on ne peut soulever mais une fois que cette charge sera arrivée au point bas, l'utilisateur ne pourra pas la remonter au point haut sans une aide extérieure.
!0 Peu de machines permettent le fonctionnement en musculation excentrique. La plupart des machines motorisées de musculation excentrique exigent au préalable un effort concentrique pour déplacer la charge gravitaire. En fin de mouvement concentrique, la machine ajoute automatiquement une charge gravitaire par un système mécanique afin d'obtenir une charge gravitaire supérieure aux capacités physiques de l'utilisateur permettant ainsi des contractions excentriques dans le sens de la
!5 charge gravitaire initiale augmentée de la charge supplétive.
Les systèmes motorisés de musculation en contractions excentriques sans masse gravitaire, principalement pneumatiques, ne permettent pas à l'utilisateur de s'arrêter lorsqu'il veut cesser son effort ; le déplacement motorisé va au bout de son déplacement et c'est en fin de course qu'un capteur ou une butée permet de stopper le mouvement.
10 Pour des raisons de sécurité, le déplacement des systèmes motorisés de musculation en
contractions excentriques est initialement configuré entre un point de départ réglable et un point d'arrivée réglable afin d'éviter à l'utilisateur de se trouver prisonnier d'une charge qu'il ne peut déplacer car elle est supérieure à ses capacités physiques.
Les systèmes motorisés autres que les tapis roulants sont utilisés principalement en rééducation
5 en accompagnant des mouvements en contractions excentriques ou concentriques des utilisateurs mais ces systèmes privilégient un seul sens de fonctionnement. Ces systèmes ne possèdent pas deux sens de fonctionnement aller-retour en contractions excentriques. Ainsi, au cours d'une séance, dans la même phase, l'utilisateur ne pourra pas inverser, brusquement, le sens de son effort pour faire travailler les muscles antagonistes à l'effort initial ; les systèmes actuels ne s'adaptent pas instantanément au sens de l'effort de l'utilisateur. Il faut, actuellement, dans le meilleur des cas, arrêter la machine et la configurer dans le mouvement inverse, s'il existe.
Il n'existe pas de machine motorisée qui permette à un utilisateur de se muscler dans un registre de contractions excentriques en musculation équilibrée agoniste et antagoniste dans des déplacements aller-retour horizontaux, verticaux ou rotatifs.
Aucune des machines de musculation existantes ne permet de générer une force motorisée qui s'exerce toujours en opposition au sens de l'effort de l'utilisateur et qui déplace l'utilisateur si l'effort de l'utilisateur est inférieur à la force motorisée ou qui est déplacée par l'utilisateur si l'effort de l'utilisateur est supérieur à la force motorisée et ceci dans des mouvements aller-retour, au gré des inversions de sens de l'effort de l'utilisateur.
Aucune des machines existantes ne possèdent des systèmes de détection du sens de l'effort qui permettent à la machine de réagir en opposition au sens détecté. Il n'y a pas de déplacements motorisés aller-retour liés aux détections des inversion du sens de l'effort de l'utilisateur.
Dans le cadre d'un travail musculaire de mouvement de rotation, de translation horizontale ou verticale, en contractions : concentriques, isométriques et excentriques, il n'existe pas de machine motorisée qui fournit une force motorisée dans le sens opposée au sens de l'effort de l'utilisateur sitôt que l'utilisateur fournit un effort dans un sens ou dans l'autre. La non présence de systèmes de détection du sens de l'effort de l'utilisateur, rend impossible l'alternance instantanée des efforts de l'utilisateur dans un sens avec des efforts de l'utilisateur dans l'autre sens avec chaque fois une force d'opposition motorisée constante et réversible pouvant être supérieure à l'effort de l'utilisateur dans un sens comme dans l'autre. La musculation alternée agoniste et antagoniste dans des mouvements aller- retour avec des déplacements de longueur non prédéterminée au gré de la volonté de l'utilisateur, est donc impossible dans la même phase de travail.
-L'invention WO 2011140432 (Al) intitulé « système à moteur linéaire pour un appareil de musculation » est à base de moteurs linéaires qui résistent aux efforts de l'utilisateur engendrant une musculation en contractions concentriques dans un sens prédéfini. Ce système ne permet pas la musculation excentrique ni la musculation isométrique. Comme le système ne possède pas de système de détection du sens de l'effort de l'utilisateur, les mouvements sont exécutés entre un point de départ initial prédéfini et un point d'arrivée prédéfini, il ne permet pas des mouvements aller-retour à partir de n'importe quel point de départ et de n'importe quel point d'arrivée, au gré des inversions non prédéfinies du sens de l'effort de l'utilisateur. Actuellement, une séance de musculation complète nécessite beaucoup de temps car il y a beaucoup de muscles à faire travailler. Dans le but de diminuer les temps nécessaires à la musculation ou à la remise en forme des sportifs, certains systèmes motorisés de musculation permettent d'effectuer : une musculation de tout le corps de l'utilisateur en associant un tapis roulant avec un système de musculation.
Les systèmes conçus à partir de tapis roulants électriques utilisés en musculation sont des systèmes qui ne permettent pas de réaliser une musculation uniquement excentrique ou uniquement concentrique dans les deux sens aller-retour afin de solliciter une musculation agoniste puis antagoniste dans le même exercice ; c'est à dire sans nouveau paramétrage du système.
C'est ce que présente :
- L'invention WO 99/52601 OMESI RONEN dans son intitulé « Tapis roulant d'entraînement aux efforts de traction et de poussée » déposé le 5 mars 1999 et publié le 21 octobre 1999. Dans ce cas, la motorisation électrique n'est utilisée qu'en frein résistant à l'effort de poussée de l'utilisateur. Le déplacement n'est provoqué que par l'effort de l'utilisateur lorsqu'il est supérieur à l'effort de freinage du tapis. Le tapis ne peut pas mettre l'utilisateur sous contrainte musculaire. Ce tapis ne permet ni la musculation en contractions excentriques ni la musculation en contractions isométriques.
-L'invention WO 2009/014330 Al (KIM JAE-CHUL)[KR] sollicite les seuls muscles agonistes de l'utilisateur dans des contractions concentriques dans un sens et en contractions pseudo excentriques dans l'autre sens, les muscles antagonistes ne pouvant pas être sollicités dans le même exercice.
En aucune façon l'invention ne peut faire travailler les muscles agonistes puis antagonistes dans des contractions uniquement excentriques ou uniquement concentriques. Le tapis possède
systématiquement un sens résistant ; c'est la force de l'utilisateur qui créé le déplacement, et un sens moteur ; c'est le moteur qui ramène l'utilisateur en position initiale. L'invention ne possède pas une motorisation à deux sens de déplacement entraînants disponibles dans le même exercice au cours de mouvements aller-retour (cf 16,157).
L'invention ne possède pas de système de détection du sens de l'effort de l'utilisateur mais uniquement des capteurs de déplacement du tapis. Des mouvements aller-retour permettant la musculation des muscles agonistes puis antagonistes, dans des contractions exclusivement concentriques ou exclusivement excentriques liés à la détection du sens et des inversions de sens de l'effort de l'utilisateur sont impossibles.
Les inventions suivantes sont aussi des systèmes motorisés de musculations permettant une musculation concentriques, pseudo excentriques et isométriques
US 2007/123396 Al (ELLIS JOSEPH K [US]), US 2011/123396 Al (ELLIS JOSEPH K [US]),WO 2009/008877 Al (ELLIS JOSEPH K [US]) Dans la description de ces inventions, le tapis ne sert qu'à obliger l'utilisateur à rechercher son équilibre en marchant en avant ou en arrière tout en effectuant un effort avec le haut du corps.
Ces systèmes composés d'un mécanisme de traction ou de tirage au niveau des bras conjugués avec la rotation d'un tapis roulant, nécessitent tous un effort initial de l'utilisateur supérieur à la charge afin de la déplacer. Cet effort initial permettra à l'utilisateur d'exercer, avec les bras, un effort de musculation en contractions concentriques du muscle agoniste. Aucune de ces inventions ne peut : - débuter son fonctionnement par la mise en oeuvre d'une force supérieure aux capacités physiques de l'utilisateur en provoquant un déplacement dans le sens inverse de l'effort de l'utilisateur,
-générer des forces supérieures aux capacités physiques des utilisateurs qui entraînent l'utilisateur dans des déplacements aller-retour dans le sens inverse de son effort à contractions excentriques.
-permettre, dans le même exercice, une musculation des muscles agonistes puis antagonistes, dans des mouvements aller-retour, dans des contractions exclusivement concentriques ou exclusivement excentriques, par des inversions du sens de la charge liés à la détection du sens et des inversions de sens de l'effort de l'utilisateur.
L'analyse des techniques antérieures fait apparaître qu'il n'existe pas de machine de musculation motorisée permettant, dans le même exercice, un travail alterné des muscles agonistes et antagonistes dans des modes de contractions uniquement excentriques ou uniquement concentriques ou uniquement isométriques ou dans une combinaison particulière de ces trois modes de contractions. Aucune des inventions antérieures ne permettent des mouvements aller-retour à partir de n'importe quel point de départ et de n'importe quel point d'arrivée, au gré des inversions non prédéterminées du sens de l'effort de l'utilisateur car aucune de ces inventions ne possèdent de systèmes de détection du sens de l'effort de l'utilisateur.
Le problème technique posé peut se résumer aux points suivants :
-génération de déplacements de sens opposés autrement dit aller-retour permettant un travail des muscles agonistes puis antagonistes dans des contractions uniquement excentriques ou uniquement concentriques ou uniquement isométriques sans aucune intervention sur la commande de la machine durant l'enchaînement des mouvements c'est-à-dire durant l'exercice,
-possibilité de générer, dès le début de l'exercice, des forces supérieures aux capacités physiques de l'utilisateur qui vont déplacer l'appui de l'utilisateur dans le sens inverse de son effort et permettre des mouvements aller-retour avec une force motorisée toujours supérieure à l'effort de l'utilisateur et toujours dirigée dans le sens inverse de l'effort de l'utilisateur,
-démarrage, arrêt et inversion des déplacements au gré de l'utilisateur : à tout instant et sans position prédéterminée.
-mise en sécurité de l'utilisateur face à un système qui s'oppose systématiquement au sens de son effort, qui exerce une force motorisée supérieure à la capacité de résistance physique de l'utilisateur et qui déplace les appuis de l'utilisateur dans un mouvement que l'utilisateur ne peut retenir.
Le dispositif selon l'invention permet de remédier à tous ces inconvénients.
L'utilisateur prend appui avec une partie du corps sur le support mobile (2)(30)(51) du mécanisme motorisé, l'autre partie du corps est en liaison avec le support résistant fixe(3)(33)(52) permettant à l'utilisateur de prendre un appui pour exercer un effort opposé à la force motorisée du support mobile.
Dès que l'utilisateur exerce un effort sur le support mobile(2)(30)(51)du mécanisme motorisé, suivant un des deux sens de déplacement de ce mécanisme, un système de détection(6)(39)(58) acquiert le sens de cet effort, le système de détection(6)(39)(58) peut être constitué de capteurs (23) et (24), (40) et (41), ou des jauges de contrainte (56) et (57) pour commander :
- le sens de la force de la motorisation et du déplacement qui en résulte.
- les inversions de sens chaque fois que l'utilisateur inverse le sens de son effort sur ses appuis durant l'exercice,
- l'arrêt du mécanisme motorisé dès qu'il n'y a plus de sens d'effort détecté
. La mise en route du système s'effectue à partir de la détection du seul sens de l'effort de l'utilisateur indépendamment de l'intensité de l'effort.
L'information du sens détecté de l'effort de l'utilisateur est transmise à une partie commande qui pilote le mécanisme motorisé de façon que la force motorisée transmise au support mobile
(2)(30)(51) s'applique sur l'utilisateur dans le sens opposé au sens de l'effort de l'utilisateur et provoque un déplacement initial du support mobile (2)(30)(51) toujours dans le sens opposé à l'effort de l'utilisateur et donc dans le même sens que la force motorisée.
En cours d'exercice, il suffit à l'utilisateur d'inverser le sens de son effort pour que la
motorisation inverse son action. La force motorisée et le déplacement initial inversent alors leurs sens, de façon qu'ils soient toujours opposés au sens détecté de l'effort de l'utilisateur. Ce fonctionnement permet d'engendrer des mouvements aller-retour qui autorisent le travail alterné des muscles agonistes et antagonistes à travers de nombreux enchaînements au cours du même exercice.
Quelque soit le sens d'utilisation, horizontal, vertical ou rotatif, le mécanisme motorisé doit être réversible ; une motorisation réversible permet un déplacement dans le sens inverse du sens motorisé dans le cas ou l'action de l'effort de l'utilisateur engendre une force résistante supérieure à l'intensité de la force motorisée. Lorsque l'intensité de l'effort de l'utilisateur est supérieure au réglage de l'intensité de la force motorisée, la réversibilité du mécanisme permet d'avoir un sens de
déplacement effectif opposé au sens du déplacement initialement commandé par le mécanisme motorisé. La réversibilité du mécanisme permet la musculation concentrique. Ce système motorisé réversible est réversible dans les deux sens de marche de la motorisation. Chaque sens de fonctionnement possède : une direction, une vitesse réglable, une force réglable.
L'effort initial de l'utilisateur, peut s'effectuer à partir de n'importe quelle position du mécanisme motorisé et dans n'importe quel sens de travail. Le mécanisme motorisé réagira en opposition au sens de cet effort initial et s'arrêtera d'exercer une force et de se déplacer sitôt que l'utilisateur relâchera son effort. Le sens du déplacement effectif du mécanisme motorisé peut être différent du sens du déplacement réversible commandé car il dépend du rapport entre l'intensité de l'effort de l'utilisateur et l'intensité de la force motorisée:
-si l'effort de l'utilisateur est inférieur à la force motorisée, le déplacement effectif du mécanisme se fait dans le sens de la force motorisée et dans le sens inverse de l'effort de l'utilisateur ; l'utilisateur travaille en contractions excentriques, le sens de déplacement initialement commandé est maintenu,
-si l'effort de l'utilisateur est égal à la force motorisée, le mécanisme réversible ne peut pas générer de déplacement mais continuera à exercer une force motorisée dans le sens inverse de l'effort de l'utilisateur ; l'utilisateur travaille en contractions isométriques, le déplacement initialement commandé est bloqué,
-si l'effort de l'utilisateur est supérieur à la force motorisée, la réversibilité du mécanisme motorisée permet un déplacement effectif opposé au sens de la force motorisée et dans le même sens que l'effort de l'utilisateur ; l'utilisateur travaille en contractions concentriques, le sens du déplacement initialement commandé est inversé.
La réversibilité du mécanisme motorisé peut être acquise par l'utilisation particulière de moteurs à courant continu, de moteurs sans balai (brushless), de moteurs pas à pas, de moteurs asynchrones associés à des variateurs électroniques et des réducteurs mécaniques réversibles. Une des solutions les plus faciles à mettre en œuvre est l'adjonction d'un couplage électromagnétique à un moto-réducteur asynchrone. Un coupleur électromagnétique à poudre (4) permet d'obtenir la transmission d'un couple constant au mécanisme qui est maintenu quelque soit le sens du déplacement imposé ou subi par l'utilisateur. Ce couple transmis provient partiellement ou totalement du couple moteur, selon le réglage du couplage électromagnétique transmissible. Lors des exercices en contractions isométriques et concentriques, cette solution technologique évite l'adjonction d'un système de refroidissement consécutif à une montée en température du moteur qui ne tourne plus dans le sens commandé alors qu'il continue à fournir de l'énergie au support mobile(2)(30)(51) dans le sens opposé au sens détecté.
Pour permettre une sécurité de fonctionnement, il faut mettre en œuvre des efforts minimum de déclenchement et d'arrêt du mécanisme motorisé, afin d'éviter qu'un enfant puisse démarrer le système ou qu'un utilisateur fatigué se trouve bloqué sous la charge motorisée. L'intensité de cet l'effort minimum de sécurité peut être voisin de 10 daN alors que l'intensité maxi de la force motorisée peut largement dépasser 100 daN, suivant la puissance de la motorisation choisie. Le dispositif comprend donc un système qui permet la détection de l'intensité d'un effort minimum de l'utilisateur pour commander :
- l'arrêt du mécanisme motorisé dès que l'utilisateur fournit un effort d'une intensité inférieure à cette valeur de sécurité,
- la mise en mouvement du mécanisme motorisé dès que l'utilisateur fournit un effort d'une intensité supérieure à cette valeur de sécurité.
Plusieurs solutions technologiques peuvent permettre de régler l'effort minimum de déclenchement:
- la déformation réglable d'un ressort (28),
- le réglage du seuil de détection d'une jauge de contrainte(56)(57).
Un automatisme traditionnel (automate programmable industriel, carte électronique, technologie câblée- un automate programmable ou une carte électronique : qui commande, l'arrêt ou le sens de la rotation du moteur en fonction de la détection du sens de l'effort minimum de sécurité
-un variateur de vitesse : qui permet la progressivité dans l'application de la force de consigne
-un système de visualisation du temps d'effort de l'utilisateur,
-un système de visualisation de la posture de l'utilisateur lors de l'effort,
- un réglage de l'intensité de la force motorisée de chaque sens de déplacement,
- un réglage de la vitesse motorisée de chaque déplacement du support mobile(2)(30)(51) ,
Ainsi, le mécanisme motorisé suivant l'invention, autorise d'avoir dans un même exercice la possibilité de faire travailler les muscles agonistes et antagonistes en contractions : concentriques, isométriques et excentriques sans changer ni de configuration ni de réglage de cette machine motorisée grâce à des mouvements aller-retour. Ces mouvements aller-retour sont générés par la détection des inversions volontaires et non prédéterminés du sens de l'effort de l'utilisateur.
L'invention permet donc d'effectuer des séries d'exercices des muscles agonistes et antagonistes uniquement en musculation à contractions excentriques ou uniquement en contractions concentriques ou isométriques suivant la valeur du réglage de l'intensité de la force motorisée et de l'intensité de l'effort de l'utilisateur dépendant de sa capacité physique .
Afin de répondre aux différents besoins des utilisateurs, à partir du même mécanisme motorisé selon l'invention, le dispositif ce décline principalement en trois positions structurelles : horizontale, verticale et rotative. Les mécanismes motorisés : horizontaux et verticaux, horizontaux et rotatifs, peuvent se combiner et créer des machines de musculation complexe permettant de diminuer les temps consacrés aux exercices de musculation.
La configuration horizontale comprend : - Le mécanisme motorisé réversible(4,5), comme décrit précédemment, qui entraîne un support mobile(2) constitué par un tapis roulant dans les sens, avant et arrière, sur lequel l'utilisateur peut effectuer des efforts alterné avant et arrière,
-un support d'appui fixe(3), constitué par une traverse horizontale liée au mécanisme motorisé par deux éléments verticaux de hauteur réglable sur lequel l'utilisateur prend appui avec le haut de son corps.
-un système de détection du sens(6) et des inversions de sens de l'effort de l'utilisateur.
Ainsi : si l'utilisateur exerce un effort vers l'arrière, le système réagit et met le tapis en déplacement réversible vers l'avant en exerçant une force égale à la valeur réglée, si l'utilisateur pousse le tapis vers l'avant, le système réagit et met le tapis en déplacement réversible vers l'arrière en exerçant une force égale à la valeur réglée.
Si l'utilisateur pousse moins que la valeur réglée, la force motorisée et le déplacement effectif du tapis mettront l'utilisateur en contractions excentriques.
Si l'utilisateur pousse autant que la valeur réglée, le déplacement du tapis sera nul mais la force sera présente, opposée à l'effort et constante. L'utilisateur sera en contraction isométrique.
Si l'utilisateur pousse plus que la valeur réglée, le déplacement effectif du tapis se fera dans le sens de l'effort de l'utilisateur ; il sera en contractions concentriques.
Si l'utilisateur cesse de pousser le tapis s'arrête.
Si l'utilisateur alterne une poussée vers l'arrière avec une poussée vers l'avant il est en musculation alternée agoniste/antagoniste.
La configuration verticale comprend :
- un mécanisme motorisé réversible(34,35) comme indiqué précédemment qui entraîne deux glissières reliées par une traverse horizontale qui constitue le support mobile(30) coulissant dans des supports verticaux dans les sens de montée et de descente, sur lequel l'utilisateur peut effectuer avec le haut du corps un effort de montée et de descente,
-un support d'appui bas constitué par un support horizontal fixe(33), lié au mécanisme motorisé vertical sur lequel l'utilisateur prend appui avec le bas de son corps.
-un système de détection du sens et des inversions de sens de l'effort de l'utilisateur (39).
Ainsi :
- si l'utilisateur exerce un effort sur la barre vers le haut, le système réagit et met la barre en déplacement vers le bas en délivrant une force égale à la valeur réglée,
- si l'utilisateur exerce un effort sur la barre vers le bas, le système réagit et en déplacement vers le haut en délivrant une force égale à la valeur réglée.
-si l'utilisateur exerce un effort inférieur à la valeur réglée le déplacement de la barre mettra l'utilisateur en contraction excentrique. -si l'utilisateur pousse autant que la valeur réglée le déplacement de la barre sera nul mais la force sera constante. L'utilisateur sera en contraction isométrique.
-si l'utilisateur pousse plus que la valeur réglée le déplacement de la barre se fera dans le sens de l'effort de l'utilisateur ; il sera en contraction concentrique.
-si l'utilisateur cesse d'exercer un effort sur la barre le système s'arrête.
-si l'utilisateur alterne un soulèvement de barre avec une descente de barre ; il est en musculation agoniste/antagoniste.
La configuration rotative comprend :
- un mécanisme motorisé réversible comme indiqué précédemment qui entraîne un levier ou pédalier qui constitue le support mobile (51) en rotation autour de l'axe moteur qui tourne dans les deux sens, sur lequel l'utilisateur peut effectuer avec les bras ou avec les jambes un effort de rotation,
-un support d'appui (52) constitué par un support fixe lié au mécanisme motorisé sur lequel l'utilisateur prend appui avec une autre partie de son corps.
-un système de détection du sens (56,57) et des inversions de sens de l'effort de l'utilisateur. Ainsi : si l'utilisateur tourne le levier (51) de force dans un sens, le système réagit et met le levier de force en rotation dans l'autre sens en exerçant un couple égal à la valeur réglée.
Si l'utilisateur exerce un effort inférieur à la valeur réglée la rotation du levier mettra l'utilisateur en contraction excentrique, son appui se déplacera entraîné par le mouvement du levier.
Si l'utilisateur pousse autant que la valeur réglée le déplacement du levier sera nul mais le couple sera constant. L'utilisateur sera en contraction isométrique.
Si l'utilisateur pousse plus que la valeur réglée le déplacement du levier se fera dans le sens de l'effort de l'utilisateur ; il sera en contraction concentrique.
Si l'utilisateur cesse d'exercer un effort sur le levier, le système s'arrête.
Si l'utilisateur alterne un effort de rotation dans un sens avec un effort de rotation dans l'autre sens ; il est en musculation agoniste/antagoniste.
Le dispositif rotatif suivant l'invention du mécanisme motorisé permet à un cycliste d'effectuer une musculation des jambes en contraction excentrique. Un pédalier motorisé suivant l'invention peut fournir un couple de rotation supérieur au couple de l'utilisateur et imposer un mouvement de rotation inverse à celui recherché par l'utilisateur. Ce sera donc une véritable contraction excentrique très efficace, qui permettra à l'utilisateur de gagner en puissance musculaire.
Si l'utilisateur fournit un couple égal au réglage de la motorisation du pédalier, l'utilisateur sera en contraction isométrique ; l'exercice sera statique mais aussi très efficace dans le gain de puissance musculaire. Si l'utilisateur fournit un couple supérieur au réglage de la motorisation du pédalier, l'utilisateur sera en contraction concentrique ; on retrouvera alors les principes existant des vélos motorisés d'entraînement.
D es machines complexes peuvent être constituées par une machine motorisée à structure horizontale comme décrite précédemment et une machine motorisée à structure verticale comme décrite précédemment ou bien par une machine motorisée à structure horizontale comme décrite précédemment et une machine motorisée à structure rotative comme décrite précédemment. Les structures motorisées verticale ou rotative étant montées à la place du support fixe vertical de la machine motorisée horizontale. Ainsi, on peut construire des machines complexes possédant deux systèmes motorisés de même composition et de commande homogène.
Les dessins annexés illustrent l'invention :
La figure 1 représente le dispositif de l'invention avec mécanisme motorisé dans le plan horizontal avec un mouvement avant du tapis qui réagit et s'oppose à l'effort vers l'arrière de l'utilisateur sur le tapis.
La figure 2 représente le dispositif de l'invention avec mécanisme motorisé dans le plan horizontal avec un mouvement arrière du tapis qui réagit et s'oppose à l'effort vers l'avant de l'utilisateur sur le tapis.
La figure 3 représente la construction du système motorisé horizontal et plus particulièrement l'entraînement du tapis roulant supportant les efforts de l'utilisateur.
La figure 4 représente le dispositif de l'invention avec mécanisme motorisé dans le plan vertical avec un mouvement de montée des glissières motorisées qui réagissent et s'opposent à l'effort vers le bas de l'utilisateur sur la traverse.
La figure 5 représente le dispositif de l'invention avec mécanisme motorisé dans le plan vertical avec un mouvement de descente des glissières motorisées qui réagissent et s'opposent à l'effort vers le haut de l'utilisateur sur la traverse.
La figure 6 représente la construction de la version verticale du dispositif de l'invention.
La figure 7 représente le dispositif de l'invention avec mécanisme motorisé en rotation avec un mouvement de rotation du levier qui réagit et s'oppose à l'effort de rotation horaire de l'utilisateur sur le levier.
La figure 8 représente le dispositif de l'invention avec mécanisme motorisé en rotation avec un mouvement de rotation du levier qui réagit et s'oppose à l'effort de rotation anti-horaire de l'utilisateur sur le levier.
La figure 9 représente une combinaison du mécanisme motorisé horizontal avec le mécanisme motorisé vertical. La figure 10 représente une application possible de la combinaison du système motorisé horizontal avec le système motorisé vertical. Cette application concerne le jeu de rugby dans sa phase de poussée en mêlée.
La figure 11 représente une application possible de la combinaison du système motorisé horizontal avec un système motorisé en rotation. On peut avoir deux machines en une seule :
-Une première machine horizontale constituée du tapis horizontal motorisé suivant l'invention et d'un support fixe constitué d'un levier fixe en rotation dont on peut régler la position manuellement autour de son axe de rotation. La position du levier est bloqué mécaniquement après réglage ou positionné automatiquement grâce à sa motorisation,
- une deuxième machine constitué par un support fixe constitué par le tapis bloqué en rotation et un dispositif motorisé en rotation suivant l'invention sur lequel l'utilisateur effectue des efforts avec ses bras sur le levier qui fait office de support mobile .
En référence aux figures 1, 2 et 3, le dispositif appliqué à une motorisation horizontale comporte :
- un support bas motorisé horizontalement constitué par un tapis(l) en rotation sur lequel l'utilisateur prend appui (2) avec ses pieds,
-un support haut fixe(3 ) constitué par une barre sur laquelle l'utilisateur prend appui avec ses mains.
La motorisation du tapis (1) est réalisé par un motoréducteur électrique (5 ) de 550 watts avec deux sens de rotation. Ce motoréducteur possède un couple de 80 Nm avec une vitesse de sortie de 10 t/mn. L'arbre de sortie du motoréducteur est lié en rotation à un embrayage(4) à poudre magnétique de couple transmissible réglable par commande électrique (8) 0-10 volts avec un couple maxi égal à 64Nm. L'arbre de sortie de l'embrayage est accouplé à un arbre de transmission général qui transmettra le couple et la vitesse de fonctionnement au tapis (1).
L'embrayage à poudre magnétique(4) permet de fournir un couple constant proportionnel à l'intensité d'un courant de magnétisation de la poudre. Plus le courant est important, plus la magnétisation est importante et plus l'embrayage peut transmettre de couple. Le réglage de ce courant s'effectue grâce à un module de commande géré par un potentiomètre (8) 0-10 volts situé sur le pupitre de commande(9) à disposition de l'utilisateur.
Le couple transmis par l'embrayage à poudre est parfaitement réversible ; l'inversion de sens ne nécessite aucun effort supplémentaire et le couple programmé est maintenu quel que soit le sens de rotation.
Lorsque l'effort de l'utilisateur sur le tapis engendre un couple supérieur à la valeur du couple fournit par l'embrayage, le mouvement de sortie de l'embrayage est inversé mais le couple de consigne et son sens sont maintenus .Le couple de l'embrayage résiste à la contraction concentrique de l'utilisateur ; le couple de l'embrayage se comporte comme un frein constant.
Lorsque l'effort de l'utilisateur sur le tapis engendre un couple égal à la valeur du couple fournit par l'embrayage, le mouvement de sortie de l'embrayage est nul mais le couple de consigne et son sens sont maintenus .Le couple de l'embrayage résiste au mouvement isométrique de l'utilisateur ; le couple de l'embrayage se comporte comme une charge fixe égale à l'effort de l'utilisateur.
Lorsque l'effort de l'utilisateur sur le tapis engendre un couple inférieur à la valeur du couple fournit par l'embrayage, le mouvement de sortie de l'embrayage impose son sens et sa valeur au tapis .Le couple de l'embrayage est moteur, les appuis bas de l'utilisateur bougent dans le sens inverse du sens de son effort ; l'utilisateur est en phase de musculation à contraction excentrique, sous la contrainte musculaire il va être obligé de bouger ses pieds.
Ce motoréducteur (5) est commandé par un variateur électronique permettant de régler la vitesse de base du tapis qui est égal à 10 cm/s.
Ce variateur de fréquence permet aussi de programmer une montée progressive de l'intensité de la force motrice ainsi que la progressivité de la mise en mouvement.
Le mécanisme motorisé de musculation procurant des mouvements horizontaux vers l'avant ou vers l'arrière, comme décrit précédemment, entraîne un tapis roulant spécifique (1) à partir d'un arbre de transmission général (11).
Sur l'arbre de transmission général (11 ), 2 pignons (12) à roue libre sont montés en opposition. Suivant le sens de rotation commandé de l'arbre de transmission général, la transmission de la motorisation se fera soit vers l'arbre « avant » (13) soit vers l'arbre « arrière » (14). Ainsi, quand le tapis doit se dérouler vers l'avant ce sont les pignons de l'arbre « avant »(13) qui sont moteurs, les pignons de l'arbre « arrière » (14) restant libres et lorsque le tapis doit se dérouler vers l'arrière ce sont les pignons de l'arbre « arrière »(14) qui sont moteurs, les pignons de l'arbre « avant »(13) restant libres. Un système de maintien du couple assuré par l'embrayage à poudre magnétique transmet un couple réglable de 0 à 64 Nm constant quelque soit le mouvement du tapis.
Le tapis est constitué de planches rigides (10) de 80 cm de long, de 12.5cm de large et de 3 cm d'épaisseur. Ces planches roulent sur un chemin de roulements (15 ) lié au bâti. Ce chemin de roulement à billes permet une diminution conséquente du frottement mécanique des planches sur le support bas. Ces planches sont guidées latéralement par des guides latéraux, ce guidage permet un effort non axé de l'utilisateur. L'entraînement du tapis de planches est réalisé par un système de pignons (16 ), de chaînes de transmission (17 ), de chaînes de fixation des planches (18 ) et de roues libres (12 ) permettant à la partie supérieure du tapis d'être toujours tendue quelque soit le sens de rotation du moteur . L'ensemble tapis(l) ainsi constitué permet à l'utilisateur de pouvoir pousser avec ses pieds en exerçant des efforts de poussée vers l'avant ou vers l'arrière pouvant atteindre 250 daN. Le support haut est constitué d'une simple barre d'effort (3 ) horizontale reliée au bâti du support bas (20 ) par des montants verticaux (21 ). Ces montants verticaux possèdent une articulation (22) permettant de détecter le sens de l'effort avant ou arrière sur le tapis grâce à un capteur magnétique de position (23) indiquant que l'utilisateur crée un effort arrière sur le tapis en poussant sur la barre d'effort et un capteur magnétique de (24 ) indiquant que l'utilisateur crée un effort avant sur le tapis en tirant sur la barre d'effort. Des ressorts de compression (28) situés dans la même zone sont tarés à une valeur minimale de sécurité et obligent l'utilisateur à les compresser pour permettre aux capteurs de déclencher le mouvement. Si l'effort est inférieur à la valeur de sécurité, ces mêmes ressorts ramènent le support haut en position médiane arrêtant par ce fait le mouvement du tapis par désactivation des capteurs de position.
L'armoire de commande traditionnelle(25) comporte un automate programmable industriel ou une carte électronique qui gère le cycle de fonctionnement, les sécurités et la gestion de l'énergie de puissance à travers les variateurs de vitesse associés aux moteurs.
L'organe de dialogue avec l'utilisateur permet :
-le réglage des efforts du tapis (26 ) dans les deux sens de rotation,
-les vitesses de déplacement de la motorisation (27 ) dans les deux sens de rotation,
-la visualisation du temps d'effort.
Un élément auxiliaire est constitué par une caméra type webcam qui permet à l'utilisateur de voir sa posture d'effort sur un écran et de la corriger.
En référence aux figures 4, 5 et 6, le dispositif appliqué à une motorisation verticale comporte :
- un support haut constitué par une barre de force (30 ) reliée au bâti par deux glissières motorisées (31) verticalement, guidées dans des montants verticaux (32) fixés sur le support bas.
-un support bas fixe (33) constitué par un support plan sur laquelle l'utilisateur prend appui avec ses pieds.
La motorisation des glissières verticales est réalisée par un motoréducteur électrique (34) de 90 watts avec deux sens de rotation. Ce motoréducteur possède un couple de 20 Nm avec une vitesse de sortie de 10 t/mn. L'arbre de sortie (37) du motoréducteur est lié en rotation à un embrayage (35) à poudre magnétique de couple transmissible réglable par commande électrique 0-10 volts avec un couple maxi égal à 12Nm. L'arbre de sortie de l'embrayage est accouplé à un arbre de transmission général (38) qui transmettra le couple et la vitesse de fonctionnement aux glissières verticales (31).
L'embrayage (35) à poudre magnétique permet de fournir un couple constant proportionnel à l'intensité d'un courant de magnétisation de la poudre. Plus le courant est important, plus la magnétisation est importante et plus l'embrayage peut transmettre un couple important. Le réglage de ce courant s'effectue grâce à un module de commande géré par un potentiomètre (8) 0-10 volts situé sur le pupitre de commande (25) à disposition de l'utilisateur. Le couple transmis par l'embrayage (35) à poudre est parfaitement réversible ; l'inversion de sens ne nécessite aucun effort supplémentaire et le couple programmé est maintenu quel que soit le sens de rotation.
Lorsque l'effort de l'utilisateur sur la barre(30) engendre un couple supérieur à la valeur du couple fournit par l'embrayage, le mouvement de sortie de l'embrayage est inversé mais le couple de consigne et son sens sont maintenus .Le couple de l'embrayage résiste au mouvement en contractions concentriques de l'utilisateur ; le couple de l'embrayage se comporte comme un frein constant.
Lorsque l'effort de l'utilisateur sur la barre(30) engendre un couple égal à la valeur du couple fournit par l'embrayage, le mouvement de sortie de l'embrayage est nul mais le couple de consigne et son sens sont maintenus .Le couple de l'embrayage résiste au mouvement en contraction isométrique de l'utilisateur ; le couple de l'embrayage se comporte comme une résistance fixe égale à l'effort de l'utilisateur.
Lorsque l'effort de l'utilisateur sur la barre (30) engendre un couple inférieur à la valeur du couple fournit par l'embrayage(35), le mouvement de sortie de l'embrayage impose son sens de montée ou descente et sa force à la barre(30).Le couple de l'embrayage crée le déplacement, les appuis hauts de l'utilisateur bougent dans le sens inverse du sens de son effort ; l'utilisateur est en phase de musculation excentrique, sous la contrainte musculaire il va être obligé de lever ou baisser ses bras.
Ce motoréducteur est commandé par un variateur électronique permettant de régler la vitesse de base du tapis qui est égal à 3 cm/s.
Ce variateur de fréquence permet aussi de programmer une montée progressive de l'intensité de la force motrice ainsi que la progressivité de la mise en mouvement.
Le mécanisme motorisé de musculation procurant des mouvements verticaux vers le haut ou vers le bas, comme décrit précédemment, entraîne des glissières guidées dans un support vertical spécifique à partir d'un arbre de transmission général.
La transmission du mouvement s'effectue par un système pignon crémaillère : le pignon(43) étant fixe sur le montant vertical fixe (32 ) et la crémaillère(42) sur le montant vertical mobile (31 ).
La liaison entre la sortie de l'embrayage(35) et le pignon(43) s'effectue par une transmission par chaînes (36) d'un petit pignon de 20 dents vers un pignon de 40 dents, cette transmission va réduire la vitesse et augmenter le couple.
Chaque montant vertical est composé d'une partie fixe(32) en liaison avec le bâti et d'une partie mobile (31 ) guidée en translation verticale par des roulements (44) fixés sur le montant fixe (32 ). La barre de force(30) est liée à la partie mobile par l'intermédiaire d'un mécanisme (39 ) permettant de détecter le sens de l'effort de l'utilisateur et de vérifier que l'effort minimal de sécurité est atteint. Cette détection s'effectue par l'intermédiaire d'un capteur magnétique de position (40 ) indiquant que l'utilisateur crée un effort vers le haut sur la barre d'effort(30) et un capteur magnétique (41 ) \ indiquant que l'utilisateur crée un effort vers le bas sur la barre d'effort (30). Les ressorts de compression situés dans la même zone sont tarés à une valeur minimale de sécurité et obligent l'utilisateur à les compresser pour permettre aux capteurs de déclencher le mouvement. Si l'effort est inférieur à la valeur de sécurité, ces mêmes ressorts ramènent la barre (30) en position médiane arrêtant par ce fait le mouvement des glissières par désactivation des capteurs de position.
L'armoire de commande traditionnelle (25) comporte un automate programmable industriel ou une carte électronique qui gère le cycle de fonctionnement, les sécurités et la gestion de l'énergie de puissance à travers les variateurs de vitesse associés aux moteurs.
L'organe de dialogue avec l'utilisateur permet :
-le réglage des efforts verticaux(8) dans les deux sens de déplacement,
-les vitesses de déplacement de la motorisation (26) dans les deux sens de déplacement,
-la visualisation du temps d'effort.
En référence aux figures 7 et 8, le dispositif appliqué à une motorisation rotative comporte :
- un support motorisé réversible (53) qui fait tourner dans les deux sens un levier de force (51 ) sur le quel l'utilisateur exerce un effort de rotation .
-un support auxiliaire (52) fixe lequel l'utilisateur prend appui .
La motorisation du levier de force (51) est réalisée par un motoréducteur électrique (53 ) de 550 watts avec deux sens de rotation. Ce motoréducteur possède un couple de 80 Nm avec une vitesse de sortie de 10 t/mn. L'arbre de sortie du motoréducteur (54) est lié en rotation à un embrayage à poudre magnétique(56) de couple transmissible réglable par commande électrique (8) 0-10 volts avec un couple maxi égal à 64Nm. L'arbre de sortie de l'embrayage(55) est accouplé à un arbre de transmission général qui transmettra le couple et la vitesse de fonctionnement au levier de force(51).
L'embrayage à poudre magnétique(56) permet de fournir un couple constant proportionnel à l'intensité d'un courant de magnétisation de la poudre. Plus le courant est important, plus la magnétisation est importante et plus l'embrayage peut transmettre un couple important. Le réglage de ce courant s'effectue grâce à un module de commande géré par un potentiomètre (8) 0-10 volts situé sur le pupitre de commande (9) à disposition de l'utilisateur.
Le couple transmis par l'embrayage à poudre est parfaitement réversible ; l'inversion de sens ne nécessite aucun effort supplémentaire et le couple programmé est maintenu quel que soit le sens de rotation.
Lorsque l'effort de l'utilisateur sur le levier de force (51) engendre un couple supérieur à la valeur du couple fournit par l'embrayage, le mouvement de sortie de l'embrayage est inversé mais le couple de consigne et son sens sont maintenus .Le couple de l'embrayage résiste au mouvement concentrique de l'utilisateur ; le couple de l'embrayage se comporte comme un frein constant. Lorsque l'effort de l'utilisateur sur le levier de force (51) engendre un couple égal à la valeur du couple fournit par l'embrayage, le mouvement de sortie de l'embrayage est nul mais le couple de consigne et son sens sont maintenus .Le couple de l'embrayage résiste au mouvement isométrique de l'utilisateur ; le couple de l'embrayage se comporte comme une résistance fixe égale à l'effort de l'utilisateur.
Lorsque l'effort de l'utilisateur sur le levier de force (51) engendre un couple inférieur à la valeur du couple fournit par l'embrayage, le mouvement de sortie de l'embrayage impose son sens et sa valeur au levier de force (51) .Le couple de l'embrayage crée le déplacement, les appuis de l'utilisateur sur le levier de force (51) bougent dans le sens inverse du sens de son effort ; l'utilisateur est en phase de musculation excentrique, sous la contrainte musculaire il va être obligé de faire tourner ses appuis en accompagnant le mouvement du levier de force (51).
Ce motoréducteur est commandé par un variateur électronique permettant de régler la vitesse de base du levier de force qui est égal à 10t/mn.
Ce variateur de fréquence permet aussi de programmer une montée progressive de l'intensité de la force motrice ainsi que la progressivité de la mise en mouvement.
Le mécanisme motorisé de musculation procurant des mouvements de rotation dans un sens ou dans l'autre, comme décrit précédemment, entraîne un levier de force entraîné en rotation par l'arbre de transmission général ( 55).
La transmission du mouvement s'effectue directement sur l'arbre de transmission général. Le levier de force contient un mécanisme permettant de détecter le sens de l'effort de l'utilisateur et de vérifier que l'effort minimal de sécurité est atteint. Cette détection s'effectue par l'intermédiaire d'une jauge de contrainte (56 ) indiquant que l'utilisateur crée un effort dans un sens sur le levier de force et d'une jauge de contrainte (57 ) indiquant que l'utilisateur crée un effort dans l'autre sens sur le levier de force. Un joint tournant (55) permet de récupérer les informations sur le sens de l'effort de l'utilisateur et sur un seuil d'intensité minimale de cet effort. Ce seuil d'intensité imposera l'arrêt du mécanisme motorisé s'il n'est pas atteint ou la mise en route du mécanisme motorisé s'il est atteint et dépassé.
En référence à la figure 9, le dispositif appliqué à des combinaisons de mécanismes motorisés de musculation comporte :
-Le mécanisme motorisé horizontalement de musculation déplaçant un tapis roulant comme illustré dans la figure 1, figure 2, figure 3.
-Un mécanisme motorisé verticalement de musculation déplaçant une barre de force horizontale comme illustré figure 4, figure 5, figure 6
-une combinaison des deux systèmes de commandes des mécanismes motorisés.
L'agencement des deux dispositifs s'organise comme suit : -La plaque support (33) du dispositif vertical est supprimée,
-L'articulation (22), la zone(6) avec le système de détection (23) (28) et (24) du dispositif horizontal sont transférés sur le montant 32 du système vertical,
-La partie commande est géré avec un automatisme traditionnel, qui n'est que la juxtaposition des deux systèmes de commande du dispositif horizontal et du dispositif vertical.
Le fonctionnement reprend les caractéristiques des deux dispositifs horizontal et vertical.
Au départ, l'utilisateur est en appui avec ses pieds sur le support bas et en liaison avec le haut de son corps sur le support haut.
La motorisation horizontale concerne le tapis à déplacement horizontal avant et arrière, la barre(30) étant fixe dans le sens horizontal.
La motorisation verticale concerne la barre (30) à déplacement vertical de montée ou de descente. Les deux modes de mises en contraintes horizontale et verticale pourront fonctionner simultanément ou l'une sans l'autre.
La valeur de la force horizontale du tapis(l) et la valeur de la force verticale de la barre (30) sont réglables sur un pupitre de commande (9).
La valeur de la vitesse horizontale du support bas et la valeur de la vitesse verticale du support haut sont réglables sur un pupitre de commande.
C'est l'effort de l'utilisateur vers l'avant ou vers l'arrière sur le tapis(l) qui déclenche la mise en mouvement du tapis(l) avec la force réglée à la valeur de consigne.
C'est l'effort de l'utilisateur de montée ou de descente sur la barre (30) qui déclenche la mise en mouvement de la barre (30) avec la force réglée à la valeur de consigne.
Ces efforts ne sont pris en compte que s'ils dépassent une valeur minimale de sécurité empêchant des enfants d'utiliser le système.
Si en cours d'utilisation l'utilisateur ne fournit pas l'effort minimum de sécurité le mouvement correspondant s'arrête, permettant ainsi à l'utilisateur de stopper la mise en contrainte lorsqu'il le désire.
Pour la motorisation du tapis (1) :
- si l'utilisateur produit un effort minimum dans une direction arrière sur tapis, le tapis avancera et mettra l'utilisateur en contrainte physique entre le tapis (1) et la barre (30),
- si l'utilisateur produit un effort minimum dans le sens avant sur le tapis (1), le tapis(l) reculera et mettra l'utilisateur en contrainte physique entre le tapis(l) et la barre(30),
-si l'utilisateur fournit un effort égal et opposé à la force du tapis(l), le tapis (1) sera bloqué dans son avance mais la force du tapis (1) restera égale à la valeur de consigne et continuera à s'appliquer sur l'utilisateur, l'utilisateur sera en musculation isométrique, -si l'utilisateur fournit un effort supérieur et opposé à la force du tapis (1), le tapis(l) inversera son sens de déplacement mais la force motrice du tapis (1) restera égale à la valeur de consigne et continuera à s'appliquer sur l'utilisateur dans le sens d'origine, l'utilisateur sera en musculation concentrique,
-si l'utilisateur fournit un effort inférieur et opposé à la force du tapis (1), le tapis (1) continuera son sens de déplacement obligeant l'utilisateur à déplacer ses appuis sur le tapis (1) afin de retrouver une nouvelle position d'effort sur le tapis (1), l'utilisateur sera en musculation excentrique.
Pour la motorisation de la barre (30) :
- si l'utilisateur produit un effort minimum de montée sur le la barre (30) , la barre
(30) descendra et mettra l'utilisateur en contrainte physique entre le tapis (1) et la barre (30) ,
- si l'utilisateur produit un effort minimum de descente sur la barre (30) , la barre (30) montera et mettra l'utilisateur en contrainte physique,
-si l'utilisateur fournit un effort égal et opposé à la force la barre (30) , la barre (30) sera bloquée dans son avance mais la force de la barre (30) restera égale à la valeur de consigne et continuera à s'appliquer sur l'utilisateur, l'utilisateur sera en musculation isométrique,
-si l'utilisateur fournit un effort supérieur et opposé à la force la barre (30) , la barre
(30) inversera son sens de déplacement mais la force motrice la barre (30) restera égale à la valeur de consigne et continuera à s'appliquer sur l'utilisateur dans le sens d'origine, l'utilisateur sera en musculation concentrique,
-si l'utilisateur fournit un effort inférieur et opposé à la force la barre (30) , la barre
(30) continuera son sens de déplacement obligeant les appuis hauts de l'utilisateur à suivre le déplacement de la barre (30) , l'utilisateur sera en musculation excentrique.
Dans les deux cas, l'utilisateur pourra au cours du même exercice passer alternativement d'un mouvement excentrique de poussée sur le tapis(l) vers l'arrière à un mouvement excentrique de poussée vers l'avant, d'un mouvement concentrique de poussée sur le tapis (1) vers l'arrière à un mouvement excentrique de poussée vers l'avant, d'un mouvement excentrique de montée de barre (30) à un mouvement excentrique de descente et d'un mouvement concentrique de montée de barre(30) à un mouvement concentrique de descente. Réalisant ainsi une véritable séance de musculation agoniste/antagoniste.
En référence à la figure 10
La combinaison des systèmes définis suivant l'invention permet de créer une machine d'entraînement à la poussée en mêlée spécifique au jeu de rugby.
Ce système est constitué :
-du mécanisme motorisé horizontal selon l'invention, comme décrit précédemment et illustré par les figures 1,2 et 3, -du mécanisme motorisé vertical selon l'invention, comme décrit précédemment et illustré par les figures 4,5 et 6.
- d'une organisation constructive comme décrit précédemment et illustré par la figure 9. Un joug matelassé (60) est fixé à la barre de force (30) qui est animé d'un mouvement vertical.
Le joueur pousse vers l'arrière sur le tapis (1), le tapis réagit et exerce une force vers l'avant mettant le joueur en contrainte musculaire. Si le joueur fournit un effort supérieur à celui du tapis, le tapis se déroule vers l'arrière ; le mouvement du joueur correspond à celui d'un joueur qui avance. Si le joueur fournit un effort inférieur à celui du tapis, le tapis se déroule vers l'avant ; le mouvement du joueur correspond à celui d'un joueur qui recule.
Si avec le haut du corps, le joueur exerce un effort vers le haut, le joug va forcer vers le bas.
Si avec le haut du corps, le joueur exerce un effort vers le bas, le joug va forcer vers le haut.
Le déplacement résultant de cette lutte, joueur contre machine motorisée, sera le déplacement imposé par le joueur s'il est plus fort que la machine ou le déplacement de la machine si elle est plus forte que le joueur. La lutte prend fin sitôt que le joueur relâche son effort ; la machine motorisée stoppe son mouvement.
Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à l'entraînement des sportifs :
-aux salles de sport en permettant aux utilisateurs :
-de solliciter en peu de temps un maximum de groupes musculaires,
-de travailler en sécurité en musculation excentrique qui correspond au cas où les charges provoquent les mouvements en mettant l'utilisateur en résistance. C'est le mode de musculation le plus efficace mais le fait que la charge domine l'utilisateur le rend dangereux avec des dispositifs traditionnels. Le dispositif selon l'invention permet le blocage de la charge sitôt que l'utilisateur se désengage.
-de travailler dans le même exercice, sans changer les appuis, les muscles agonistes et antagonistes alternativement suivant les deux sens de la motorisation dans les trois modes de contraction : isométrique, concentrique et excentrique, assurant ainsi une musculation équilibrée.
-aux clubs de rugby en montant sur la barre (30) un joug de rugby (fig. 10). Un tel système permettra de s'entraîner individuellement à la poussée en mêlée. Après démontage du joug, le système retrouvera une configuration pour une utilisation de musculation complexe.
-aux cyclistes qui désirent gagner en puissance de pédalage en travaillant sur un pédalier permettant des contactions musculaires excentriques. Le moteur du pédalier cherche à faire tourner les pédales dans le sens inverse de celui de l'utilisateur.

Claims

Revendications
1) Dispositif de musculation à déclenchement réactif à l'effort permettant, une musculation agoniste et antagoniste en contractions : concentriques, isométriques, excentriques, ce dispositif comprend :
- un mécanisme motorisé (5)(34)(53) à deux sens de marche opposés qui fournit pour chaque sens une force motorisée d'intensité réglable (8)(9) à un support mobile (2) (30)(51) , sur lequel, une partie du corps de l'utilisateur prend appui et exerce un effort ,
-un support fixe (3) (33)(52) permettant à l'utilisateur de prendre un second appui pour s'opposer dans les deux sens à la force motorisée du support mobile (2) (30)(51),
Caractérisé en ce que l'acquisition par un système de détection (6 )(39)(58) du sens et des inversions de sens de l'effort de l'utilisateur , provoque instantanément la transmission d' une force et d' un déplacement motorisés au support mobile (2 )(30)(51) dans la direction opposée au sens détecté de l'effort de l'utilisateur et, lorsque l'utilisateur inverse le sens de son effort, une inversion de sens du déplacement et de la force motorisés du support mobile(2) (30)(51) ce qui procure :
- lorsque l'intensité de l'effort de l'utilisateur est inférieure à l'intensité de la force motorisée : un maintien du sens de déplacement et de la force motorisée du support mobile(2 )(30)(51) dans la direction opposée à l'effort de l'utilisateur suivi d'une inversion du sens de déplacement et de la force motorisée du support
mobile(2)(30)(51)si l'utilisateur inverse le sens de son effort,
- lorsque l'intensité de l'effort de l'utilisateur est égal à l'intensité de la force motorisée : un arrêt du déplacement du support mobile (2 )(30)(51)et un maintien du sens de la force motorisée,
- lorsque l'intensité de l'effort de l'utilisateur est supérieure à l'intensité de la force motorisée : un changement de sens du déplacement du support mobi|e(2 )(30)(51) dans la même direction que l'effort de l'utilisateur et un maintien du sens de la force motorisée suivi d'une inversion du sens de déplacement et de la force motorisée du support mobile (2)(30)(51) si l'utilisateur inverse le sens de son effort,
- lorsque aucun sens d'effort de l'utilisateur n'est détecté : un arrêt du déplacement et de la force motorisés du support mobile(2) (30)(51).
2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme motorisé (5)(34)(53) possède une transmission de forces réversibles (4)(35)(56) dans les deux sens de déplacement qui permette le maintien du sens et de l'intensité réglée de la force motorisée du support mobile (2)(30)(51) durant :
-le déplacement du support mobile (2 )(30)(51) dans le sens opposé au sens de la force motorisée transmise au support mobile(2 )(30)(51)
- l'immobilité du support mobile (2 )(30)(51) provoqué par un effort des appuis de l'utilisateur sur le support mobile (2 )(30)(51) égal à l'intensité réglée (8) (9) de la force motorisée transmise au support mobile(2 )(30)(51).
3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un système de détection (6 ) (39) (58) qui détecte le sens de l'effort de l'utilisateur sur ses appuis fixes ou mobiles grâce à des capteurs de proximité (23) et (24), (40) et (41), ou des jauges de contrainte (56) et (57)pour commander :
- le sens de la force de la motorisation et du déplacement qui en résulte.
- les inversions de sens chaque fois que l'utilisateur inverse le sens de son effort sur ses appuis durant l'exercice,
- l'arrêt du mécanisme motorisé dès qu'il n'y a plus de sens d'effort détecté.
4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il agit sur la sécurité de fonctionnement en n'autorisant l'arrêt et la mise en route du système qu'à partir de la détection de l'intensité réglable d'un l'effort minimum de sécurité fournit par l'utilisateur grâce à des ressorts (28), (39) et des seuils de détection de jauges de contraintes (56) (57) pour déclencher la commande de :
- l'arrêt du mécanisme motorisé dès que l'utilisateur relâche son effort en dessous d'une intensité inférieure à la valeur de sécurité,
- la mise en mouvement du mécanisme motorisé dès que l'utilisateur fournit un effort d'une intensité supérieure à la valeur de sécurité.
5) Dispositif selon la revendication 1 qui possède un système de commande automatique traditionnel (25) (26) caractérisé en ce qu'il comprend :
- un automate programmable ou une carte électronique : qui commande, l'arrêt ou le sens de la rotation du moteur en fonction de la détection du sens de l'effort minimum de sécurité
-un variateur de vitesse : qui permet la progressivité dans l'application de la force de consigne
-un système de visualisation du temps d'effort de l'utilisateur,
-un système de visualisation de la posture de l'utilisateur lors de l'effort,
- un réglage de l'intensité de la force motorisée et de la vitesse de chaque déplacement. 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend dans sa configuration horizontale :
- le mécanisme motorisé suivant l'invention qui entraîne dans les sens, avant et arrière un tapis roulant (1), sur lequel l'utilisateur peut prendre appui () pour effectuer des efforts vers l'avant et vers l'arrière dans le même exercice,
-un système de détection du sens de l'effort (6 ),
-un support d'appui fixe constitué par une traverse horizontale(6) liée au bâti du mécanisme motorisé par deux éléments verticaux (7) de hauteur réglable sur lequel l'utilisateur prend un appui (3) avec le haut de son corps,
- une armoire de commande(25)(26).
7) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend dans sa configuration verticale :
- le mécanisme motorisé suivant l'invention qui entraîne dans un mouvement vertical un support mobile constitué de deux glissières(31) reliées par une traverse horizontale(30) coulissant dans des supports verticaux (32) dans les sens, montée et descente, sur lequel l'utilisateur peut effectuer avec le haut du corps un effort de montée et de descente,
- un système de détection du sens de l'effort (39),
-un support fixe d'appui bas (33) constitué par un support horizontal fixe lié au mécanisme motorisé vertical sur lequel l'utilisateur prend appui avec le bas de son corps,
- une armoire de commande (25)(26).
8) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend dans sa configuration rotative :
- un mécanisme motorisé suivant l'invention qui entraîne en rotation autour de l'axe motorisé un support mobile constitué par un levier (51), sur lequel l'utilisateur peut exercer avec une partie de son corps : mains ou pieds, un effort de rotation dans un sens ou dans l'autre,
-un système de détection du sens de l'effort (58),
-un support fixe (52) lié au bâti du mécanisme motorisé vertical sur lequel l'utilisateur prend appui pour pouvoir exercer l'effort de rotation,
-une armoire de commande (25)(26)
9) Dispositif suivant les revendications 6 et 7 caractérisé en ce qu'il comprend dans une configuration complexe : -le dispositif motorisé selon l'invention dans sa configuration horizontale sans la partie verticale d'appui fixe(3) et (21),
-le dispositif motorisé selon l'invention dans sa configuration verticale, sans la plaque support (33) mais en conservant le système de détection des efforts horizontaux(22)(6), fixé en lieu et place de la partie verticale fixe(3) et (21) du dispositif motorisé horizontalement,
-une armoire de commande(25)(26).
10) Dispositif suivant les revendications 6 et 8 caractérisé en ce qu'il comprend dans une configuration complexe :
-le dispositif motorisé selon l'invention dans sa configuration horizontale sans la barre horizontale de l'appui fixe
-le dispositif motorisé selon l'invention dans sa configuration rotative fixé sur le support vertical de l'appui fixe de configuration horizontale,
-une armoire de commande(25)(26).
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