EP0539543B1 - Appareil d'exercices physiques programmable avec inertie - Google Patents

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EP0539543B1
EP0539543B1 EP92909321A EP92909321A EP0539543B1 EP 0539543 B1 EP0539543 B1 EP 0539543B1 EP 92909321 A EP92909321 A EP 92909321A EP 92909321 A EP92909321 A EP 92909321A EP 0539543 B1 EP0539543 B1 EP 0539543B1
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EP
European Patent Office
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torque
coupled
fixed
inertia flywheel
flywheel
Prior art date
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EP92909321A
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Inventor
Jean-Michel Schumacher
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Original Assignee
Individual
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    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
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    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
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    • A63B24/0075—Means for generating exercise programs or schemes, e.g. computerized virtual trainer, e.g. using expert databases
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    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/012—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using frictional force-resisters
    • A63B21/015—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using frictional force-resisters including rotating or oscillating elements rubbing against fixed elements
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    • A63B21/22—Resisting devices with rotary bodies
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    • A63B22/00—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements
    • A63B22/06—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with support elements performing a rotating cycling movement, i.e. a closed path movement
    • A63B22/0605—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with support elements performing a rotating cycling movement, i.e. a closed path movement performing a circular movement, e.g. ergometers
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    • A63B2220/50—Force related parameters
    • A63B2220/54—Torque
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    • A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
    • A63B23/035—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously
    • A63B23/04—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for lower limbs
    • A63B23/0476—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for lower limbs by rotating cycling movement

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for allowing an individual to practice physical exercise and training using a pedal board.
  • An indoor machine is known, called a cyclo-ergometer, which essentially comprises a crankset mounted on a stationary frame, see for example EP-A-0 255 142.
  • a cyclo-ergometer which essentially comprises a crankset mounted on a stationary frame, see for example EP-A-0 255 142.
  • Such a machine does not however make it possible to control or program the exercises.
  • this known machine hardly creates motivating exercise conditions because it can never give the user a velocity sensation similar to that which he would have when riding a bicycle on a road.
  • the present invention provides an apparatus for physical exercises comprising a frame on which are mounted a rotary member mounted so as to be able to rotate freely around a horizontal axis, a flywheel coupled to the rotary member, and a strap tightened on a part of the periphery of the flywheel, and attached by one end to a pin fixed to the frame and attached by its opposite end to the end of a spring, the other end of the spring being connected to a adjustable traction device mounted on the frame so as to exert a predetermined traction force on the spring and the strap.
  • the device is remarkable in that the flywheel is mechanically coupled to a device for measuring the variation of the engine torque relative to the braking force exerted by the flywheel and producing a signal electric representing said variation
  • the aforementioned measuring device comprising a driving pinion intended to be driven by a crankset and a pulley mechanically coupled to the flywheel, the aforementioned pulley being further coupled to the driving pinion by means of several compressed springs, each spring being clamped between a first ball joint fixed to the drive pinion and a second ball joint fixed to the pulley, several first segments fixed on the periphery of the pulley and several second segments fixed on the periphery of the pinion, the aforementioned first and second segments being arranged so that the ends facing each other of each first segment and of the second segment nt consecutive are separated by forming a slot proportional to the braking force, and a device for measuring the length of the aforementioned slots and producing electrical signals representing the variation in length of the slots and therefore the variation of the engine torque
  • the aforementioned rotary member can be coupled to the bottom bracket of a bicycle to be mounted on the device or be coupled to a bottom bracket itself fixed on the frame of the device.
  • the strap consists of a steel ribbon under which are placed a leather ribbon and / or a textile ribbon, the latter being in contact with the flywheel, the ribbon leather and the textile ribbon being attached by a end with the steel tape at the aforementioned axis while their opposite ends are free.
  • a microprocessor is provided to compare an electrical signal representing the engine torque with a signal representing a programmed programmed torque and produce a deviation signal representing the variation in torque necessary to reach the theoretically necessary torque for the corresponding simulated path, the signal of aforementioned difference used to control the adjustable traction device in order to vary the aforementioned braking force exerted on the flywheel so as to cancel the torque difference.
  • each program comprising a sequence of tracks having different degrees of difficulty both in braking force (simulating a degree of slope) and in distance or duration.
  • braking force Simulating a degree of slope
  • distance or duration a sequence of tracks having different degrees of difficulty both in braking force (simulating a degree of slope) and in distance or duration.
  • the microprocessor can also be programmed to perform a topographic simulation composed at the discretion of the user himself according to his physical form or according to his physical performance or desired performance.
  • the microprocessor's memory is loaded with a range of ranges of various difficulties (for example more than ten of ranges) which allow the user to adjust his physical exercises and their "à la carte" difficulties.
  • the apparatus according to the invention has the advantage of automatically ensuring a programmable regulation of the physical effort during the exercises and of carrying out a motivating programmable simulation which gives the user a sensation of velocity similar to that which he would have when riding a bicycle on a road.
  • the exemplary embodiment of the invention shown in Figure 1 consists of an apparatus intended to carry and cooperate with the drive wheel of a bicycle whose frame, which is only represented by its rear part, is fixed on the apparatus 10 according to the invention by its rear fork 1 as shown in the drawing.
  • the reference sign 2 designates the bottom bracket of the bicycle.
  • the apparatus 10 comprises a frame 11 on which is mounted a flywheel 15 freely rotating about an axis 13 fixed between flanges 12 secured to the frame 11.
  • a strap 16 On part of the periphery of the flywheel 15 is tightened a strap 16: one end of the strap is fixed to a retaining pin 17 integral with the frame and the other end of the strap is attached to a tension spring 18.
  • This itself is attached to an arm of an adjustable traction device 19, for example a geared motor, intended to exert on the spring 18 an adjustable predetermined traction force which has the effect of tightening the strap on the rim of the flywheel so as to oppose the rotation thereof a predetermined resistance.
  • the strap 16 consists of a steel tape 41 placed on the rim of the steering wheel 15 with the interposition of a leather tape 42 and a textile tape 43, the latter being in contact with the steering wheel strip 15.
  • the leather tape and the textile tape are attached at one end with the steel tape to the axis 17 to which the steel tape is also attached 41.
  • the opposite ends of the leather ribbon and the textile ribbon are free. Stability dimension of the steel strip ensures a perfectly determined and adjustable clamping force.
  • the leather ribbon has the effect of distributing the tightening force well over the sector of the steering wheel 15 with which it cooperates and the textile ribbon guarantees excellent friction.
  • the textile ribbon is for example made of a synthetic textile such as a nylon woven.
  • the predetermined tensile force exerted on the spring 18 and thus on the strap 16 creates a perfectly determined, stable and reproducible braking force on the flywheel 15, which makes it possible to program a simulation of braking forces that can be calibrated precisely.
  • the adjustable traction device 19 is electronically controlled by a programmable microprocessor 20 organized to modify the braking force exerted by the flywheel as a function of a predetermined program memorized in order to simulate travel difficulties and predetermined exercises.
  • the traction device 19 receives its control signal on a line 201.
  • the modification of the braking force is evaluated from an appropriate measurement system.
  • the aforementioned measurement system is a dynamometric device 21 which is shown on a larger scale in FIGS. 2 and 3.
  • a drive hub 23 which is coupled to the plate 2 of the pedal of the bicycle by means of the chain 3 of the bicycle.
  • a pulley 24 which is coupled to the hub 14 of the flywheel 15 by means of a belt 26.
  • the driving hub 23 carries several segments 25, for example three segments as illustrated, these segments being distributed around the periphery of the driving hub 23 leaving between them free spaces 27
  • the pulley 24, for its part, carries the same number of segments 28 distributed around the periphery of the pulley, leaving free spaces between them 29, the segments 28 being practically parallel to the segments 25.
  • the driving hub 23 and the pulley 24 are dynamometrically coupled to each other by means of compression springs 31 distributed along a circular crown 32, each spring 31 being held tight in compressed state between two ball joints 33 and 34, one of ball joints of each pair of ball joints, for example ball joint 33, being fixed on the hub 23 while the other ball joint of the pair of ball joints, for example ball joint 34, is fixed on pulley 24.
  • the state of compression of the springs 31 varies as a function of the relative movement of the drive hub 23 relative to the pulley 24.
  • the drive hub 23 is driven by the rotation of the plate 2 of the crankset, that is to say by the individual using the apparatus, and the pulley 24 is driven by the braking force exerted by the flywheel 15.
  • each slot 35 has a length which varies according to the difference between the engine torque printed by the crankset and the braking torque exerted by the steering wheel inertia 15: for a given engine torque, the more the braking torque increases, the more the springs 31 are compressed and the more the slots 35 become longer.
  • An opto-switch 37 measures the opening times of the slots and the closing times between the slots and each time produces a signal which is sent to the microprocessor 20 by the line 202.
  • the microprocessor receives these signals regularly during each rotation of the drive hub and it evaluates each time the value of the instantaneous torque, which is proportional to the quotient of the percentage of opening of a slot to the percentage of closing between two successive slots.
  • the microprocessor establishes the average value of the torque for each rotation of the crankset, compares this average value with the value of torque memorized for a programmed simulated course and produces on line 201 a control signal for the traction device 19 so that it ci exerts on the strap 16 a preset tensile force corresponding to the torque memorized for the simulated course.
  • each simulated route is made up of a succession of pre-established beaches with various lengths and degrees of slope simulating a terrain profile similar to that of a real road route.
  • Figure 5 illustrates an exemplary simulation.
  • the simulated distance DS (or time) is plotted on the abscissa and the simulated slope PS expressed as a percentage is plotted on the ordinate.
  • the simulated path 100 shown by way of example consists of ranges 101 to 108.
  • the range 101 for example, simulates a flat section corresponding to a distance of 1 km.
  • Beach 102 simulates a 0.6 km section with a 4% slope, and so on.
  • the range 104 for example, which follows two sloping course ranges, represents a recovery range for the user.
  • the microprocessor 20 stores for example data representing the simulated distance and data representing the traction force on the strap 16, that is to say the braking force corresponding to the degree of slope simulated .
  • the microprocessor 20 is programmed to produce the desired control signal for the traction device 19 in response to the measurement signals received from the dynamometric device 21 so that the desired braking force is achieved for a given simulated distance.
  • the implementation of programming within the microprocessor is within the normal competence of the skilled person.
  • the microprocessor can also be programmed to simulate route sections in duration from time pulses generated by an appropriate generator.
  • the user is placed in exercise conditions which give him a sensation of velocity comparable to that which a journey provides. on real road.
  • the sensation of velocity that he experiences obliges the user to react as on the road and, if necessary, to select the appropriate development using the speed change device with which the bicycle would be fitted, so as to continue the exercise.
  • a selector provided on the microprocessor allows the user to select the program of an exercise.
  • the microprocessor 30 advantageously stores a number of simulation simulation ranges of various difficulties that the user can select. and program as desired in order to compose a simulation of the terrain profile as a function of its physical form or as a function of its previous performance or of desired performance.
  • the microprocessor 20 provides the visualization of the selected data (distances and simulated difficulties) as well as of the performances achieved (distance traveled from the start, instantaneous speed, cadence, etc.). It can also be programmed to record the distance traveled by the user when the user reduces the torque necessary to absorb a range of difficulty.
  • the device 10 according to the invention cooperates with the bottom bracket of a bicycle which is mounted on the device as we have seen.
  • the device according to the invention can also be produced with a clean crankset. So, for example, a bottom bracket can be fixed directly on the hub 22 of the drive pinion 23 in FIG. 1.
  • FIG. 6 Another exemplary embodiment is illustrated in FIG. 6.
  • a bottom bracket 2 is mounted on a support 1 secured to the frame 11 and this bottom bracket 2 is coupled to the drive pinion 23 by means of a chain 3 so as to drive the aforementioned drive pinion 23 as in the example in FIG. 1.
  • the device 10 is in all respects similar to that of the previous embodiments and the operation is identical.

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Abstract

Appareil d'exercices physiques comprenant un bâti sur lequel sont montés un organe rotatif tournant librement autour d'un axe horizontal, et un volant d'inertie (15) couplé à l'organe rotatif, et sur lequel est serrée une sangle (16). L'organe rotatif est couplé mécaniquement au volant d'inertie (15), et un microprocesseur (20) est monté sur le bâti pour produire un signal de commande pour le dispositif de traction réglable (19), le signal de commande représentant une difficulté de parcours simulée prédéterminée réglable. Le microprocesseur est organisé pour mémoriser les couples théoriquement nécessaires pour plusieurs parcours simulés prédéterminés et, en réponse à un signal représentant le couple effectif, pour engendrer un second signal représentant la variation de couple nécessaire pour atteindre le couple théoriquement nécessaire pour le parcours simulé correspondant, le second signal précité servant à commander le dispositif de traction réglable (19).

Description

  • La présente invention concerne un appareil pour permettre à un individu de pratiquer de l'exercice et de l'entraînement physiques à l'aide d'un pédalier.
  • On connaît un engin d'intérieur, appelé cyclo-ergomètre, qui comporte essentiellement un pédalier monté sur un bâti immobile, voir par exemple EP-A-0 255 142. Un tel engin ne permet cependant pas de contrôler ni de programmer les exercices. De plus, cet engin connu ne crée guère des conditions d'exercices motivantes car il ne peut jamais donner à l'utilisateur une sensation de vélocité semblable à celle qu'il aurait en circulant à bicyclette sur une route.
  • Pour pallier cette lacune, la présente invention propose un appareil d'exercices physiques comprenant un bâti sur lequel sont montés un organe rotatif monté pour pouvoir tourner librement autour d'un axe horizontal, un volant d'inertie couplé à l'organe rotatif, et une sangle serrée sur une partie du pourtour du volant d'inertie, et attachée par une extrémité à un axe fixé au bâti 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 monté sur le bâti de manière à exercer un effort de traction prédéterminé sur le ressort et la sangle.
  • Conformément à l'invention, l'appareil est remarquable en ce que le volant d'inertie est couplé mécaniquement à un dispositif 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 précité comprenant un pignon moteur destiné à être entraîné par un pédalier et une poulie couplée mécaniquement au volant d'inertie, la poulie 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 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, et un dispositif 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.
  • L'organe rotatif précité peut être couplé au plateau du pédalier d'une bicyclette à monter sur l'appareil ou être couplé à un plateau de pédalier lui-même fixé sur le bâti de l'appareil.
  • Dans un mode de réalisation exemplaire, la sangle est constituée d'un ruban d'acier sous lequel sont placés un ruban de cuir et/ou un ruban de textile, celui-ci étant en contact avec le volant d'inertie, le ruban de cuir et le ruban de textile étant attachés par une extrémité avec le ruban d'acier à l'axe précité tandis que leurs extrémités opposées sont libres.
  • 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 le parcours simulé correspondant, 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 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.
  • L'invention est exposée plus en détails dans ce qui suit à l'aide des dessins joints dans lesquels :
    • La figure 1 représente en élévation, avec arrachement, un premier mode de réalisation exemplaire de 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.
    • La figure 4 est une vue en coupe d'un détail du volant représenté dans la figure 1.
    • La figure 5 est un diagramme représentant une simulation exemplaire réalisée par l'appareil selon l'invention.
    • La figure 6 représente un deuxième mode de réalisation exemplaire selon l'invention.
  • Le mode de réalisation exemplaire de l'invention représenté à la figure 1 consiste en un appareil destiné à porter et à coopérer avec la roue motrice d'une bicyclette dont le cadre, qui n'est représenté que par sa partie arrière, est fixé sur l'appareil 10 selon l'invention par sa fourche arrière 1 comme montré sur le dessin. Le signe de référence 2 désigne le plateau du pédalier de la bicyclette.
  • L'appareil 10 selon l'invention comprend un bâti 11 sur lequel est monté un volant d'inertie 15 tournant librement autour d'un axe 13 fixé entre des flasques 12 solidaires du bâti 11. Sur une partie du pourtour du volant d'inertie 15 est serrée une sangle 16 : une extrémité de la sangle est fixée à un axe de retenue 17 solidaire du bâti et l'autre extrémité de la sangle 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 sangle sur la jante du volant d'inertie de manière à opposer à la rotation de celui-ci une résistance prédéterminée.
  • Dans un mode de réalisation préféré illustré sur la figure 4, la sangle 16 est constituée d'un ruban d'acier 41 mis en place sur la jante du volant 15 avec interposition d'un ruban de cuir 42 et d'un ruban de textile 43, celui-ci se trouvant en contact avec le bandeau du volant 15. Le ruban de cuir et le ruban de textile sont attachés par une extrémité avec le ruban d'acier à l'axe 17 auquel est également attaché le ruban d'acier 41. Les extrémités opposées du ruban de cuir et du ruban de textile sont libres. La stabilité dimensionnelle du ruban d'acier assure un effort de serrage parfaitement déterminé et réglable. Le ruban de cuir a pour effet de bien répartir l'effort de serrage sur le secteur du volant 15 avec lequel il coopère et le ruban de textile garantit un excellent frottement. Le ruban de textile est par exemple constitué d'un textile synthétique tel qu'un tissé de nylon. Grâce à ce mode d'exécution, l'effort de traction prédéterminé exercé sur le ressort 18 et ainsi sur la sangle 16, crée sur le volant d'inertie 15 un effort de freinage parfaitement déterminé, stable et reproductible, ce qui permet de programmer une simulation d'efforts de freinage pouvant être étalonnés de manière précise.
  • Revenant à la figure 1, 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 de parcours et 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. Dans un mode de réalisation exemplaire illustré à la figure 1, le système de mesure précité est un dispositif dynamométrique 21 qui est représenté à plus grande échelle sur les figures 2 et 3.
  • Sur un axe 22 fixé entre les flasques 12 est monté un moyeu moteur 23 qui est couplé au plateau 2 du pédalier de la bicyclette au moyen de la chaîne 3 de la bicyclette. Autour du moyeu 23 est montée librement une poulie 24 qui se trouve couplée au moyeu 14 du volant d'inertie 15 par l'intermédiaire d'une courroie 26. 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 poulie 24, quant à elle, porte un même nombre de segments 28 répartis sur le pourtour de la poulie en laissant entre eux des espaces libres 29, les segments 28 étant pratiquement parallèles aux segments 25.
  • Le moyeu moteur 23 et la poulie 24 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 poulie 24.
  • L'état de compression des ressorts 31 varie en fonction du mouvement relatif du moyeu moteur 23 par rapport à la poulie 24. Le moyeu moteur 23 est entraîné par la rotation du plateau 2 du pédalier, c'est-à-dire par l'individu utilisant l'appareil, et la poulie 24 est entraînée par la force de freinage exercée par le volant d'inertie 15. Si les segments 25 et 28 sont disposés sur le pourtour du moyeu 23 et de la poulie 24, respectivement de telle de 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 par le pédalier et le couple de freinage exercé par le volant d'inertie 15 : 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 optointerrupteur 37 mesure les temps d'ouverture des fentes et les temps de fermeture entre les fentes 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 chaque fois la valeur du couple instantané, qui est proportionnel au quotient du pourcentage d'ouverture d'une fente au pourcentage de fermeture 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 parcours simulé 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 16 une force de traction préétablie correspondant au couple mémorisé pour le parcours simulé.
  • Dans le microprocesseur 20 sont avantageusement mémorisées des données représentant des parcours simulés qui présentent des variations du degré de difficulté. Chaque parcours simulé est compose d'une succession de plages préétablies ayant diverses longueurs et divers degrés de pente simulant un profil de terrain similaire à celui d'un véritable parcours routier.
  • La figure 5 illustre une simulation exemplaire. En abscisses est portée la distance simulée DS (ou le temps) et en ordonnées est porté le degré de pente simulé PS exprimé en pourcentage. A un degré de pente PS donné correspond un effort de freinage prédéterminé produit par la sangle 16 sur le volant d'inertie 15. Le parcours simulé 100 représenté à titre d'exemple se compose des plages 101 à 108. La plage 101, par exemple, simule un tronçon plat correspondant à une distance de 1 km. La plage 102 simule un tronçon de 0,6 km avec une pente de 4 %, et ainsi de suite. La plage 104, par exemple, qui suit deux plages de parcours en pente, représente une plage de récupération pour l'utilisateur.
  • Pour chaque plage de simulation, le microprocesseur 20 mémorise par exemple des données représentant la distance simulée et des données représentant l'effort de traction sur la sangle 16, c'est-à-dire l'effort de freinage correspondant au degré de pente 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 pour une distance simulée donnée. L'implémentation de la programmation au sein du microprocesseur est de la compétence normale de l'homme du métier.
  • Au lieu de simuler des tronçons de parcours définis en distance, le microprocesseur peut également être programmé pour simuler les tronçons de parcours en durée à partir d'impulsions de temps générées par un générateur approprié.
  • Tout au long de la simulation 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 plage de simulation, 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 du dispositif de changement de vitesse dont serait équipée la bicyclette, 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 (distances et difficultés simulées) ainsi que des performances réalisées (distance parcourue depuis le départ, vitesse instantanée, cadence, etc). Il peut aussi être programmé pour comptabiliser la distance parcourue par l'utilisateur lorsque celui-ci réduit le couple nécessaire pour absorber une plage de difficulté.
  • Dans le mode de réalisation décrit plus haut l'appareil 10 conforme à l'invention coopère avec le plateau de pédalier d'une bicyclette que l'on monte sur l'appareil comme on l'a vu. Toutefois, l'appareil selon l'invention peut également être réalisé avec un pédalier propre. Ainsi, par exemple, un plateau de pédalier peut être fixé directement sur le moyeu 22 du pignon moteur 23 sur la figure 1.
  • Un autre mode d'exécution exemplaire est illustré sur la figure 6. Dans ce mode d'exécution, un plateau de pédalier 2 est monté sur un support 1 solidaire du bâti 11 et ce plateau de pédalier 2 est couplé au pignon moteur 23 au moyen d'une chaîne 3 de manière à entraîner le pignon moteur 23 précité comme dans l'exemple de la figure 1. Pour le restant, le dispositif 10 est en tous points semblable à celui des exemples d'exécution précédents et le fonctionnement est identique.

Claims (6)

  1. Appareil d'exercices physiques comprenant un bâti sur lequel sont montés un organe rotatif monté pour pouvoir tourner librement autour d'un axe horizontal, un volant d'inertie (15) couplé à l'organe rotatif, et une sangle (16) serrée sur une partie du pourtour du volant d'inertie, et attachée par une extrémité à un axe (17) fixé au bâti et attachée par son extrémité opposée à l'extrémité d'un ressort (18), l'autre extrémité du ressort (18) étant connectée à un dispositif de traction réglable (19) monté sur le bâti de manière à exercer un effort de traction prédéterminé sur le ressort (18) et la sangle (16), caractérisé en ce que le volant d'inertie (15) est couplé mécaniquement à un dispositif (21) 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 précité comprenant un pignon moteur (23) destiné à être entraîné par un pédalier (2) et une poulie (24) couplée mécaniquement au volant d'inertie (15), la poulie précitée étant en outre couplée au pignon moteur (23) au moyen de plusieurs ressorts (31) comprimés, chaque ressort étant serré entre une première rotule (33) fixée au pignon moteur (23) et une seconde rotule (34) fixée à la poulie (24), plusieurs premiers segments (25) fixés sur le pourtour de la poulie (24) et plusieurs seconds segments (28) fixés sur le pourtour du pignon (23), les premiers et seconds segments précités étant disposés de manière que les extrémités tournées l'une vers l'autre de chaque premier segment (25) et du second segment (28) consécutif soient écartés en formant une fente (35) proportionnelle à la force de freinage, et un dispositif (37) pour mesurer la longueur des fentes (35) précitées et produire des signaux électriques représentant la variation de longueur des fentes (35) et donc la variation du couple moteur.
  2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un microprocesseur (20) agencé 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 le parcours simulé correspondant, le signal d'écart précité servant à commander le dispositif de traction réglable (19) afin de faire varier la force de freinage précitée exercée sur le volant d'inertie de manière à annuler l'écart de couple.
  3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le microprocesseur (20) est organisé pour mémoriser les couples théoriquement nécessaires pour plusieurs parcours simulés prédéterminés.
  4. Appareil selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la sangle (16) est constituée d'un ruban d'acier (41) sous lequel sont placés un ruban de cuir (42) et/ou un ruban de textile (43), celui-ci étant en contact avec le volant d'inertie (15), le ruban de cuir et le ruban de textile étant attachés par une extrémité avec le ruban d'acier à l'axe (17) précité tandis que leurs extrémités opposées sont libres.
  5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe rotatif est destiné à être couplé au plateau du pédalier (2) d'une bicyclette à monter sur l'appareil.
  6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe rotatif se trouve couplé à un plateau de pédalier (2) fixé sur le bâti.
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