Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
2 ~ 3~ r~
L'invention a pour o~jet- un tapis roulant
erg~métrique perfectionné,
L'invention se rattache au matériel et
équipement permet.tant l'entrainement. de sportifs
notamment, mais également autcrisant. la rééducation
des personnes~ Ce matériel est également adapt.é pour
effectuer des t.ravaux de recherche ~ des fins
physiolQ~iques et ~iomécaniques,.
On connait d~jà des tapis roulants motorisés
suscepti~les de recréer le d~placement relatif d'un
coureur par rapport. ~ une piste en rendant celle-ci
mobile, ~insi la piste est constituée par un tapis en
forme de courroie sans fin entre deux cylindres ou
rouleaux de renvoi et. entrainée par un moteur
électrique dont la vitesse est- constante, Dans cet.te
~ on ~euvre le nivea~ de vit.esse est ajustable ou
prérégl~e par un syst~me d'asservissernent, ~insi le
coureur est al~rs immobile par rapport
l'environnement ce qui permet un ent.rainement en salle
~ vitesse constante et facilite la saisie
uniquementdes données physiologiclues.
Les tapis roulants motorisés de ce type
présenten~ cependant des limites d'utilisation et
certains inconvénients qui sont
- pour l'athlète une vitesse imposée ne permettant pas
le sprint, ni de moduler la puissance de course,
- pour l'entraineur, le chercheur, et d'une manière
plus générale le bio-mécanicien chargé d'~tablir les
essais et tests d'en apprécier les résultats,
l'impossibilité pour lui de mesurer la puissance
mécanique externe fournie lors de la course,
Un premier ~ut recherch~ selon l'invention était donc
de prcposer un appareil offrant plu5 de s~uplesse
d'utilisation et perrnet.t.ant de mesurer l'effort de
3~ utilis~teur dans différentes situ~tions de course,
2 ~ 3 ~4~
rapide telle que sprint, réguliere c,u de
désaccélération~
Un autre ~ut de l'invention était. de cproposer
un appareil permettant de mesurer la puissance de
l'utilisateur dans les clifférentes situations de
course considérée,
Un aut.re ~ut selc~n l'invention etait de
concevoir un appareil ~e concept.ion simple, peu
coûteux au~orisant- une mesure simul~-anée de divers
autres parametres,
~ es ~uts et d'autres encore ressort.iront ~ien
de la suite de la d~script-ion,
Selon une première caracteristique de
l'invention, le tapi 5 roulant comprend une ~ande sans
fin dispos~e en t.ension entre deux rouleaux
posit.ionnés et maintenus sur un chassis porteur, le
coureur étant en action sur le ~rin sup~rieur du
tapis, lui-m~me maintenu par une plaque support
associée au chassis entra~nant le t~pis, caractérisé
en ce que le coureur assure lui-m~me le mouvement et
l'entrainement du tapis rnulant en modulant et
régulant. lui-même la vitesse de défilement du tapis,
et- en ce que le coureur est attaché à une ceinture
elle-même associée par des moyens au chassis porteur
du tapis, en ayant une li~erté de mouvement dans les
plans vertical et latéral, et non pas dans le plan
frontal ou de déplacement du tapis et en ce que des
moyens de mesure sont dispos~s sur le moyen d'attache
et de liaison du coureur et sur le t.apis roulant
autorisant. l'enregistrement et le calcul de certains
par~mètres tels que la puissance verticale
instantaneeet la puissance hori~ontale instantanée du
coureur,
Ces caract.éristiques et d'autres encc,re
ressortiront ~ien de la suite de la description.
.Y ~ r~
~ 3 --
Pour fixer l'objet de l'invention illustré
d'une manière non limitative aux figures des dessins
~ù:
- La ~igure 1 est une vue ~ caractere
schematique illustrant le tapis roulant ergomét.rique
selon l'invent.ion intervenant pour ~ne série de trois
rnesures enreyistrées sirnultanément..
- La figure 2 est une vue ~ caract.ère
schernat.ique selon la figure 1 illustrant. lè t,a~is
roulant ergométrique selon l'invention associé à un
systeme de mes~re et de calcul automatique de données
enregistrées,
- Les figures 3, 4 et ~ sQnt. des graphiques
illustrant. les mesures respectives de :
- l'évolution de la puissance potent.ielle de
7_ gravitat.ion ~en wat.ts~ en fonction du temps ~en
seconde~, correspondant à la mesure ~e la puissance
verticale instantanée développée par l'utilisateur,
- l'évolution de la puissance cinét.ique cle translation
(en wat.ts~ en fonct.ion du temps ~en seconde)
correspondant ~ la mesure de la puissance horizont.ale
instant~née développée par l'utilisateur,
- l'évolution de la puissance mécanique externe
instantanée ~en watts~ en fonction du temps (en
seconde~, étant la somme des deux mesures
précedentes,
~ fin de rendre plus concret l'o~jet de
l'invention, on le décrit maintenant d'une ~anière non
limi~ative illust-rée aux figures des dessins.
Le tapis roulant ergométrique selon l'invention
est ~tac,li ~ partir d'un concept de fonctionnement
différent. de l'art antérieur ~ savoir que c'est le
coureur qui met lui-rnêrne en mouvernent et. ent.raine le
tapis roulant, en pouvant. ainsi rnoduler ~ volont.~ les
différent.s ef~ets ou situations de course recherch~s,
- 4 -
~ cet effet, le t,apis roulant est. référencé
dans son ensemble par Cl) et ~om~rend une ~ande sans
fin disposee en t.ension ent-re deu~ rouleaux (2). ceux-
ci sont convena~lement posit.ionn~s et maintenus par
des support.s ~3~ sur un chassis porteur (4), Le brin
superieur du t.apis roulant est lui-meme maintenu par
une plaque ou support ~1~) associée au chassis,
Le coureur (C~ se tient. sur le ttrin supérieur
du tapis et est maintenu en posit.iotn fixe par une
ceint.ure (5~ fixée aut.our de sa taille, ladite
ceinture ~tant s~lidaris~e du c~té du dos de
l'utilisateur à une ~arre de maintien (6~, ~elle-ci
est articulée à l'une de ses extrémites ~ à 1
partie supérieure d'une console C7~ vert.icale dans la
partie arrière du ch~ssis porteur C4), L'articulat.ion
de la ~arre permet des déplacements vert-icaux et.
horizont~ux de l'ut.ilisateur mais non se6 déplacements
frontauxt c'est.-à-dire vers l'~vant., ou vers l'arrière
dans le sens de dépla~ement du tapis,
Des cap~eurs mont~s sur le tapis roulant. et la
barre de maintien sont relies à un moyen
d'enregistrement (7~ du type par exemple un interface
électronique et permettent d'o~tenir des signaux
électroniques (tension analctgique~ correspondant aux
données suivantes :
- vitesse du tapis roulant.
- force de traction horizontale du coureur,
- déplacement vertical du coureur,
Le calcul de la vi~esse du tapis roulant.
entrainé par l'utilisat.eur est. réalisé par un signal
~o g~n~ré par un moyen du type codeur optique (~ associé
~ un convertisseur fréquence-tension ~onté sur l'axe
de l'un des cylindres de renvoi et. d'en~rainement du
t.api 5,
Le calcul des forces hori,ont.ales e~ercées par
35 le coureur ou utilisat.eur est r~alj.s~ à part,ir d'un
r . ~ j t. .
signal généré par un moyen (~ du type capteur de
force par exemple à jauges de contrainte rnonté sur la
carre de maintien,
Le calcul du déplace~ent vertical du coureur
est. réalisé ~ part.ir d'un si~nal généré par un moyen
~10) par exemple du type potentiomètre situé sur l'axe
de rotat.ion de la carre de maintien.
Les diff~rent-s moyens C~, 9, et 1~) sont.
connectés à l'interface élect.ronique (7~ précité qui
permet en liaison avec des traceurs ~11, 12, et. 1~)
d'imprimer et visualiser les résultats const.at.és,
En variante selon la figure 2, l'acquisit.ion et.
le traitement des donn~es peut s'e~fectuer sur un
ordinateur ~14~ au moyen d'un interface analo~ique
digi~al (15) et. d'un lo~iciel adapté. L'interface et
le logiciel rer~et.t.ent. alors de calculer et. de
vis~aliser les données suivantes en fonct.ion du t.emps,
- la force de trac~ion hori~on~le du suje~ ou coureur
- la vitesse du tapis roulant
- le deplacement vertical du suiet. ou coureur
- la puissance verticale inst.an~an~e fournie par le
sujet ou coureur
- la puissance horizontale inst.antanée ~ournie par le
sujet ou coureur
- la puissance totale inst.antanëe fournie par le suiet
ou coureur.
- - la puissance verticale inst.antanée fournie (PV) est
l~ cons~uence des él~vat.ions et des a~aissements
~5 "
successifs du coureur :
? ~'
PV = M , 9 , vv
ou M est la masse du sujet en kilogrammes
g est. l'accelerat.ion de la pesant-eur (9,~1 rn/s/s~
Vv est la vit.esse verticale du suiet en m/s
S - La puissance hori~ontale ~Ph~ inst.antanéefournie par
le sujet. est. la conséquence de vitesse et des forces
hori~ont.ales se produisant. lors de la course~
Ph = Fh , vh
où Fh est la ~orce horizontale produite en Newton
lQ Vh est la vitesse horizontale du sujet en m~s
- La puissance totale instantanée fournie (Pt.~ est. la
somme de la puissance horizontale instantanéefournie
et de la puissance verticale instantan~e fournie
lS Pt = Pv + Ph
Les graphiques des figures 3, 4 et 5 illustrent
certaines mesures effectuées sur un suiet,
Selon une autre disposition taract.éristique de
l'invention, le tapis roulant est suscepti~le d'êt.re
entralné à titre complementaire par un moteur (1~
dont le coup,le est constant de fa~on ~ compenser plus
ou ~oins les forces de frottement mécanique, la
vitesse du moteur étant li~re, Le niveau du couple
moteur est ajusta~le par un systeme d'asservissement
~5 en couple, Il y a lieu de noter que la valeur de
compensation du couple moteur peut être éta~lie pour
une ~aleur proche de zéro compensant simplement les
forces de frott.ement ou atteindre une valeur pouvant
aller jusqu'~ 2 ou 10 fois en augmentation ou en
diminution de celles-ci,
- Ainsi lorsqu'il y a simple compensation des forces
de frottement, on se trouve dans les me~es condit-ions
qu'une piste normale,
- Si le couple moteur est sup~rieur aux forces de
frottement ju~~u'à une valeur de 2 ~ 10 fois cElles-
ci, le sujet doit. principalement retenir le tapis
roulant. assurant ainsi un entrainement du type
excen~rique per~et.tant la survitesse~
- Si le couple moteur est inférieur aux fcrces de
frott.ement jusqu'a une valeur de ~ à 10 fois celles-
ci, il y a alors augmentation de la dureté du tapis
pour son entrainement, ayant pour conséquence un
entraine~ent du type ccncentrique exigeant une
surpuissance de l'ut.ilisateur, r'est. à dire un effort
sup~rieur de ce dernier,
Il apparait pour cett.e dernière situation
d'une manière fort avantageuse que le ~apis roulant
ergométrique permet d'entrainer un 5Uj et dans des
conditions d'environnement supérieures ~ celles
réelles existantes sur pis~e et donc d'obtenir à t-erme
des résult~ts supérieurs et d'améliorer la vitesse ou
la puissance maximum du sujet. ~ela est
particulièrement avantageux po~r un entrainement de
courses rapides d~ type sprints,
La modulation du couple moteur et son action
sur le tapis roulant. est ob~enu par des moyens
~écaniques classiques, à la portée de l'homme de
l'art,
L'invention trouve de nombreux avantages, Le
tapis roulant ergométrique permet de faire varier et à
volonté la vitesse, les forces et les puissances
fournies lors de la course, Il offre des possibilités
de mesures et d'analyses ~io-mécani~ues impossibles
obtenir sur les tapis roulants classiques,
Il offre de nouvelles perspectives
d'ent.rainement et de recherche, En particulier, un
entraine~ent ~ la course, avec possibilité de
variation de la puissance de course, est possible,
