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DISPOSITIF DE MESURE D'UN COUPLE DE ROTATION La présente invention concerne un dispositif permettant d'évaluer les forces de poussée créant un couple de rotation.
On connaît un engin d'intérieur, appelé cyclo-ergomètre, qui comporte essentiellement un pédalier monté sur un bâti immobile (voir par exemple EP-A-0255142). Un tel engin ne permet cependant pas de contrôler, ni de programmer les exercices, ni d'évaluer les forces de poussée au cours d'une rotation du pédalier.
Pour pallier cette lacune, la présente invention propose un dispositif comprenant un volant d'inertie ayant une courroie serrée sur une partie de son pourtour, la courroie étant attachée par une extrémité à un axe et attachée par son extrémité opposée à l'extrémité d'un ressort, l'autre extrémité du ressort étant connectée à un dispositif de traction réglable de manière à exercer un effort de traction prédéterminé sur le ressort et la courroie. Le volant d'inertie est couplé mécaniquement à une roue pour mesurer la variation du couple moteur par rapport à la force de freinage exercée par le volant d'inertie et produire un signal électrique représentant ladite variation.
Le dispositif de mesure comprend un pignon moteur destiné à être entraîné en rotation par un moyen quelconque, la roue précitée étant en outre couplée au pignon moteur au moyen de plusieurs ressorts comprimés, chaque ressort étant serré entre une première rotule fixée au pignon moteur
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et une seconde rotule fixée à la poulie, plusieurs premiers segments fixés sur le pourtour de la poulie et plusieurs seconds segments fixés sur le pourtour du pignon, les premiers et seconds segments précités étant disposés de manière que les extrémités tournées l'une vers l'autre de chaque premier segment et du second segment consécutif soient écartés en formant une fente proportionnelle à la force de freinage.
Un dispositif est prévu pour mesurer la longueur des fentes précitées et produire des signaux électriques représentant la variation de longueur des fentes et donc la variation du couple moteur.
Un microprocesseur est prévu pour comparer un signal électrique représentant le couple moteur avec un signal représentant un couple programmé mémorisé et produire un signal d'écart représentant la variation de couple nécessaire pour atteindre le couple théoriquement nécessaire pour un effort voulu, le signal d'écart précité servant à commander le dispositif de traction réglable afin de faire varier la force de freinage précitée exercée sur le volant d'inertie de manière à annuler l'écart de couple.
Différents programmes d'exercices peuvent être mémorisés dans le microprocesseur, chaque programme comprenant une séquence de plages ayant des degrés de difficulté différents tant en force de freinage (simulant un degré de pente) qu'en distance ou en durée. L'utilisateur a de cette manière la sensation de rouler sur un parcours routier réel et il lui est possible de sélectionner tel ou tel programme mémorisé au gré de ses possibilités physiques ou de ses besoins d'exercice.
Le microprocesseur peut également être programmé pour
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réaliser une simulation topographique composée au gré de l'utilisateur lui-même en fonction de sa forme physique ou en fonction de ses performances physiques ou de performances recherchées. La mémoire du microprocesseur est chargée avec un éventail de plages de difficultés diverses (par exemple plus d'une dizaine de plages) qui permettent à l'utilisateur de moduler ses exercices physiques et leurs difficultés"à la carte".
L'appareil selon l'invention a pour avantage d'assurer automatiquement une régulation programmable de l'effort physique au cours des exercices et de réaliser une simulation programmable motivante qui donne à l'utilisateur une sensation de vélocité semblable à celle qu'il aurait en circulant à bicyclette sur une route.
De plus, l'invention permet non seulement d'évaluer les forces de poussée exercées au cours d'une rotation d'un pédalier, par exemple, mais également de déterminer le pourcentage de poussée d'une jambe par rapport à l'autre.
L'invention est exposée plus en détails dans ce qui suit à l'aide des dessins joints dans lesquels : - La figure 1 représente schématiquement un dispositif suivant l'invention.
- La figure 2 est une vue agrandie, avec arrachement, du dispositif dynamométrique montré dans la figure 1.
- La figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2.
Une roue codeuse 11 est couplée à un pignon 12 au moyen d'une courroie 13 de manière à entraîner le pignon 12.
Autour de l'axe du pignon 12 tourne librement un volant
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d'inertie 14. Sur une partie du pourtour est serrée une courroie 15 : une extrémité de la courroie est fixée à un axe de retenue 16 solidaire du bâti et l'autre extrémité de la courroie est attachée à un ressort de traction 18. Celui-ci se trouve lui-même attaché à un bras d'un dispositif de traction réglable 19, par exemple un motoréducteur, destiné à exercer sur le ressort 18 un effort de traction prédéterminé réglable qui a pour effet de serrer la courroie sur la jante du volant d'inertie de manière à opposer à la rotation de celuici une résistance prédéterminée.
Le dispositif de traction réglable 19 est commandé électroniquement par un microprocesseur programmable 20 organisé pour modifier la force de freinage exercée par le volant d'inertie en fonction d'un programme prédéterminé mémorisé afin de simuler des difficultés d'exercices prédéterminées. Le dispositif de traction 19 reçoit son signal de commande sur une ligne 201. La modification de la force de freinage est évaluée à partir d'un système de mesure approprié. La roue codeuse 11 est représentée à plus grande échelle sur les figures 2 et 3.
Sur un axe 22 est monté un moyeu moteur 23 autour duquel est montée librement la roue 11 qui se trouve couplée au moyeu du volant d'inertie 14 par l'intermédiaire de la courroie 13. Le moyeu moteur 23 porte plusieurs segments 25, par exemple trois segments comme illustré, ces segments étant répartis sur le pourtour du moyeu moteur 23 en laissant entre eux des espaces libres 27. La roue 11, quant à elle, porte un même nombre de segments 28 répartis sur son pourtour en laissant entre eux des espaces libres 29, les segments 28 étant pratiquement parallèles aux segments 25.
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Le moyeu moteur 23 et la roue 11 sont accouplés dynamométriquement entre eux au moyen de ressorts de compression 31 répartis le long d'une couronne circulaire 32, chaque ressort 31 étant maintenu serré en état comprimé entre deux rotules 33 et 34, l'une des rotules de chaque paire de rotules, par exemple la rotule 33, étant fixée sur le moyeu 23 tandis que l'autre rotule de la paire de rotules, par exemple la rotule 34, est fixée sur la roue 11.
L'état de compression des ressorts 31 varie en fonction du mouvement relatif du moyeu moteur 23 par rapport à la roue 11. Le moyeu moteur 23 est entraîné en rotation par l'individu utilisant l'appareil au moyen d'un dispositif quelconque, par exemple des pédales, et la roue 11 est entraînée par la force de freinage exercée par le volant d'inertie 14.
Si les segments 25 et 28 sont disposés sur le pourtour du moyeu 23 et de la roue 11, respectivement, de telle manière que les extrémités tournées l'une vers l'autre d'un segment 25 et du segment 28 consécutif se trouvent écartées l'une de l'autre en formant une fente prédéterminée 35, chaque fente 35 a une longueur qui varie en fonction de la différence entre le couple moteur imprimé à la roue 11 et le couple de freinage exercé par le volant d'inertie 14 : pour un couple moteur donné, plus le couple de freinage augmente, plus les ressorts 31 sont comprimés et plus les fentes 35 s'allongent. Un opto-interrupteur 37 mesure le temps d'ouverture de chaque fente et le temps s'écoulant entre deux fentes successives et il produit chaque fois un signal qui se trouve envoyé au microprocesseur 20 par la ligne 202.
Le microprocesseur reçoit ces signaux régulièrement pendant chaque rotation du moyeu moteur et il évalue
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chaque fois la valeur du couple instantané, qui est proportionnel au quotient du temps d'ouverture d'une fente au temps s'écoulant entre deux fentes successives. Le microprocesseur établit la valeur moyenne du couple pour chaque rotation du pédalier, compare cette valeur moyenne à la valeur de couple mémorisée pour un effort donné programmé et produit sur la ligne 201 un signal de commande pour le dispositif de traction 19 de manière que celui-ci exerce sur la sangle 15 une force de traction préétablie correspondant au couple mémorisé pour le l'effort donné.
Dans le microprocesseur 20 sont avantageusement mémorisées des données représentant des variations du degré de difficulté. Pour chaque difficulté, le microprocesseur 20 mémorise par exemple des données représentant une distance simulée et/ou des données représentant l'effort de traction sur la courroie, c'est-à-dire l'effort de freinage correspondant au degré de difficulté simulé. Le microprocesseur 20 est programmé pour produire le signal de commande voulu pour le dispositif de traction 19 en réponse aux signaux de mesure reçus du dispositif dynamométrique 21 de manière que soit réalisé l'effort de freinage voulu. L'implémentation de la programmation au sein du microprocesseur est de la compétence normale de l'homme du métier.
Tout au long de l'exercice conformément à l'invention, l'utilisateur se trouve placé dans des conditions d'exercices qui lui procurent une sensation de vélocité comparable à celle que procure un parcours sur route réelle. A chaque degré de difficulté, la sensation de vélocité qu'il éprouve oblige l'utilisateur à réagir comme sur route et, le cas échéant, à sélectionner le développement adéquat à l'aide d'un dispositif de chan-
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gement de vitesse dont serait équipée l'engin, de manière à poursuivre l'exercice. Un sélecteur prévu sur le microprocesseur permet à l'utilisateur de sélectionner le programme d'un exercice.
Afin d'offrir à l'utilisateur un large éventail de simulations lui permettant de moduler ses exercices physiques et leurs difficultés"à la carte", le microprocesseur 30 mémorise avantageusement un certain nombre de plages de simulation de difficultés diverses que l'utilisateur peut sélectionner et programmer à son gré de manière à composer une simulation de profil de terrain en fonction de sa forme physique ou en fonction de ses performances antérieures ou de performances recherchées.
Le microprocesseur 20 assure la visualisation des données sélectionnées ainsi que des performances réalisées (variation de l'effort depuis le début de l'exercice, effort instantané, cadence, etc).