EP2773434A1 - Dispositif de protection de l'articulation du genou apte à coopérer avec une chaussure de ski - Google Patents

Dispositif de protection de l'articulation du genou apte à coopérer avec une chaussure de ski

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Publication number
EP2773434A1
EP2773434A1 EP12790621.2A EP12790621A EP2773434A1 EP 2773434 A1 EP2773434 A1 EP 2773434A1 EP 12790621 A EP12790621 A EP 12790621A EP 2773434 A1 EP2773434 A1 EP 2773434A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shell
collar
knee
shoe
axis
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12790621.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre GOUNIOT
Michel BEHR
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aix Marseille Universite
Institut Francais des Sciences et Technologies des Transports de lAmenagement et des Reseaux IFSTTAR
Original Assignee
Aix Marseille Universite
Institut Francais des Sciences et Technologies des Transports de lAmenagement et des Reseaux IFSTTAR
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 Aix Marseille Universite, Institut Francais des Sciences et Technologies des Transports de lAmenagement et des Reseaux IFSTTAR filed Critical Aix Marseille Universite
Publication of EP2773434A1 publication Critical patent/EP2773434A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to the general field of devices for protecting the knee joint adapted to cooperate with a ski boot comprising, conventionally, a footwear portion surmounted by a collar. Such a device is intended for competitive and / or recreational skiers.
  • a device is intended for competitive and / or recreational skiers.
  • the direct and indirect costs for the company are very important, estimated at 300M € per year.
  • Knee protection devices are designed to reduce the risk of ligament rupture in a skier's knee. The proper functioning of these devices implies that the joint is protected when it is very stressed while leaving it free of its movements in normal skiing situation.
  • the ski binding In general, the only safety element that exists to protect the skier's knee is the ski binding.
  • the principle is to release the shoe when the jaws of the binding record a torque greater than a certain trigger threshold. This situation poses two main problems in practice: a competitive skier or an experienced skier will tend to set the trigger threshold of these bindings very high. It will thus avoid nuisance tripping when taking abrupt edges. On the other hand, a fall will be much more risky since the bindings will release more difficult the shoe.
  • a beginner skier can, in turn, be brought to make a very slow fall.
  • the triggering threshold will never be reached even if it is set low enough.
  • the object of the invention is to limit the risk of knee injuries including sprains and ligament rupture related to a relative axial rotation of the tibia or excessive femur and / or shear in the plane X'Y '.
  • Axial rotation of the tibia at the knee level corresponds to the angle between two transverse vectors of the tibia and femur, one at the level of the tibial plateau, and the other between the two femoral condyles; projected in the plane of the tibial plateau (X'Y plane) (FIG. 11A); and
  • Rotation in lateral flexion it corresponds to the angle between the two transverse vectors of the tibia and the femur, but in the plane Y'Z 'still called valgus-varus ( Figure 11C); and - The rotation in frontal flexion: this rotation corresponds to the angle between two longitudinal vectors of the tibia and the femur in the plane X'Z '( Figure 11B); and
  • the natural mobility of the knee depends on its frontal flexion angle in the plane X'Z '(figurellB) in axial rotation according to ZV Indeed, if, in full extension, the knee does not allow axial rotation of the tibia relative to the femur , the amplitude of the axial, external or internal rotation of the tibia, authorized by the knee increases with its frontal flexion angle.
  • the internal axial rotation of the tibia is approximately 30 °, concomitantly bearing the tip of the foot inwards, combined with the movement of adduction or abduction of the foot, the axial rotation.
  • external tibia It is about 40 ° in external rotation.
  • the aim of the invention is to provide a protective device which must not interfere with the skier in normal ski conditions, in particular in frontal flexion at the knee.
  • US 4136404, GB 2436799 or US 6524110 disclose systems intended to be hung on the shoe. These systems follow the lower limb, generally on both sides of it, and allow to laterally stiffen the knee joint. For this, in all these documents, it is a question of articulating a rigid upper part on a lower part also rigid, the articulation being located at the level of the knee. These devices have generally not given rise to very limited exploitation or exploitation towards very specific audiences, particularly among people suffering from certain forms of mild disabilities. In FR 2679931, GB 2436799 and WO 2009/092452, devices are described which are intended to be fixed around the thigh, tibia and / or knee and at the shoe.
  • These devices comprise pivot-type articulation systems at the knee because they are intended to accompany the frontal flexion of the femur relative to the tibia in the sagittal plane (substantially vertical). But these devices do not prevent axial rotations of the femur and tibia; at most, they stop axial rotations without controlling or blocking them.
  • the devices cooperate with the shoe by tabs inserted inside the collar.
  • tibia fractures may occur instead of or simultaneously with a sprained knee. Excessive flexion or torsion of the leg while the foot and ankle are almost locked in the ski boot participates in conditions leading to fracture of the tibia.
  • the object of the present invention is to provide a simpler device aimed essentially or mainly at limiting shearing in the tibial plane, in particular forward shearing of the femur along the X 'axis, and relative axial rotations of the femur and tibia , without interfering with the frontal flexion at the knee and in particular without resorting to a pivot connection at the knee and / or without recourse to a device requiring a connection with the thigh.
  • the main purpose of the present invention is therefore to limit the risk of ligament and / or bone injury resulting from shear, in particular forward shearing of the femur along the X 'axis, and axial or lateral rotation.
  • the device essentially comprises simply a rigid shell provided with lateral cheeks at its upper part without connection with the thigh and with means for connecting the shell with the collar which allow a controlled limitation of the rotation along Z of the shell with respect to the collar.
  • the invention proposes a device for protecting the knee joint of a skier intended to be installed on a ski boot comprising a footwear portion surmounted by a collar, the device comprising first connecting means for to be fixed on the collar of the shoe and a rigid shell intended to cover at least partially the front of the tibia, this shell extending between an upper part intended to be located at the knee and a low end covering a portion of the collar of the shoe, the shell comprising or supporting, on its upper part, rigid lateral cheeks capable of being brought into contact with the knee on either side of the knee while being at least in contact with the condyles of the femur, the lower part of the shell being intended to partially cover the collar of the boot and comprising second connecting means complementary to the first means of connection of the collar of the boot adapted to fastening the shell with and over the collar of the boot so that the combination of the first and second connecting means connects with a limitation of the rotation of the shell relative to the boot around an axis of rotation substantially parallel to the axis of the
  • the cheeks completely cover the sides of the knee and the contact surfaces of the cheeks in internal support on the sides of the knee cover at least the lateral surfaces of the knee vis-à-vis the femoral condyles.
  • the shell has in horizontal section a rounded profile shape, curved forwardly (convex face forward) so as to cover the front of the knee and tibia and extends over only part of the sides tibia and, at the bottom, part of the sides of the necklace.
  • the hull can extend to a height of 30 to 55cm in practice depending on the size of the skier.
  • the rigid shell has an essential main function of supporting the cheeks and transferring the support forces from the knee against the cheeks up to the shoe and thus up to the fixation of the shoe on the ski which controls the level of effort tolerated, the binding releasing the shoe beyond a certain threshold.
  • the secondary function of the hull is to protect the front of the shin from possible shocks.
  • the surface of the cheeks therefore has an essential role because during the support of the ribs of the knee on the cheeks, the transfer of effort is maximum if the support surface of the cheek with the side of the knee is optimal.
  • said means for fixing the shell on the collar may allow reduced degrees of freedom of rotation of the shell relative to the collar along an axis of rotation parallel to the longitudinal axis X of the ski and along an axis of rotation parallel to the transverse axis Y perpendicular to the longitudinal direction X of the ski, in order not to prohibit and follow the possible movements of frontal and lateral flexion of the tibia with respect to the ankle in the collar as well as the movements of frontal hyper flexion from the leg to the rear, it being specified that the degree of freedom in rotation along the X axis for the forward displacement of the hull is limited by the possible connection of the upper part of the hull to the tibia described hereinafter and the degree of freedom in rotation along the X axis is limited by the overlap and the contacting of the shell on the lateral sides of the collar.
  • the fastening of the lower part of the shell with the collar of the shoe provided by the combination of the first and second connecting means makes a connection to at least one degree of freedom in rotation of the shell relative to the shoe about an axis substantially parallel to the axis of the shoe collar, the connecting means being such that this rotation of the shell relative to the shoe is limited to a predetermined angular sector, preferably less than 14 ° .
  • the connecting means allow a connection to at least one degree of freedom in rotation about an axis parallel to the axis of the tibia. The skier thus retains a satisfactory amplitude of movement in a ski situation.
  • the device comprises means for adjusting the predetermined angular sector for limiting this rotation.
  • the connection of the device over the collar according to the present invention has the following advantages:
  • the device is such that the predetermined angular sector of rotation of the shell relative to the collar along an axis parallel to the Z axis of the collar is less than 14 °, preferably less than 10 ° and preferably still less than 7 °.
  • the axial rotation amplitude between the tibia and the femur is respectively limited to less than 45 °, advantageously less than 30 ° and preferably less than 14 °.
  • An angular sector located between 45 and 30 ° makes it possible to limit the risks of knee sprains for certain positions of sag while preserving an optimal skiability.
  • An angular sector of between 30 ° and 14 ° gives a wider protection spectrum of the knee with a minor detriment to the skiability.
  • Such an angular limitation makes it possible in particular not to reach the limit of rupture of the tibia. This provides increased protection for the tibia and knee joint while allowing considerable movement latitude in certain ski situations.
  • an angular limitation of 14 ° corresponds on average to the admissible angular amplitude between the tibia and the femur.
  • the protection of the knee is then optimal because it is ensured not to reach it regardless of otherwise the behavior of the tibia.
  • the whole foot / ankle / tibia is constrained in such a way in the ski boots that the adduction and abduction are very limited.
  • the movement of the foot relative to the tibia is very limited.
  • the skier can not benefit from this angular margin.
  • the limits of rupture of the femur being, in the general case, well beyond those of the sprain of the knee, this risk is low.
  • the device according to the invention may include a mechanical fuse in order to postpone the load on the knee at the risk of seeing a sprain appear.
  • the device according to the invention stops or, in the worst case, slows the movement of the thigh in rotation with respect to the shoe, that is to say the angle of the longitudinal axis of the femur relative to the axis of the ski.
  • the first connection means comprise at least one guide piece intended to be installed in a fixed manner on the collar of the boot, this guide piece being able to cooperate with the second means of connection. connecting the complementary shell of this guide piece to limit the rotation on the predetermined angular sector.
  • This implementation which involves the installation on each shoe of at least one particular element allowing the operation of the connecting means of the shell allows to control exactly the behavior of the shell relative to the shoe.
  • these first binding means installed on the shoe are elements present by default on the shoe as a fastener or other element with respect to which the shell will be positioned to be limited in rotation.
  • only ski boots must be provided beforehand with connecting means to implement the complementary connection means of the shell without the need to change anything at the level of the pair of skis.
  • one and the same hull can be perfectly used by the same skier with any of a plurality of pairs of shoes, all equipped with at least one guide piece according to this implementation.
  • the guide piece comprises at least one rail intended to be fixed on the collar of the boot substantially parallel to the axis of the collar, the second connecting means constituting a groove complementary to the rail, the groove having a spacing wider than the rail width, this spacing allowing the limited rotation around the axis substantially parallel to the collar of the shoe.
  • Such a guide piece forming a rail along the axis of the collar of the shoe in cooperation with a groove carried by the connecting means of the shell allows that, when the groove has a wider spacing. that the width of the rail, it can be mobilized in rotation on a limited angular portion and, in this case, on an angular sector less than 14 ° or preferably less than 10 ° or preferably less than 5 °.
  • the spacing of the groove and the width of the rail will then be determined according to the desired rotation limitation of the shell on the collar of the shoe.
  • the guide piece comprises at least one groove intended to be fixed on a lateral side of the collar of the boot substantially parallel to the axis of the collar, the second connecting means constituting a complementary rail of the groove , the groove having a spacing wider than the width of the rail, this spacing allowing limited rotation around the axis substantially parallel to the collar of the shoe.
  • the collar of the shoe bears, this time, a groove and the shell which carries a rail capable of being mobilized in the groove through a spacing of the groove greater than the width of the rail.
  • the difference between the spacing of the groove and the width of the rail is variable along these structures, this difference in variable width ensuring a forward / backward bending angle between the shell and the shoe.
  • a variable difference in widths between the two structures, grooves and rails ensures a forward / backward bending angle between the shell and the boot. Indeed, in the case where the top of the groove is wider than the bottom of the groove with a rail of constant width, the shell can have a tilting movement on the front freely.
  • the spacing of the groove and the width of the rail being constant, the length of the rail is sized to provide a forward / backward bending angle between the shell and the shoe.
  • This embodiment allows pivoting of the groove around the rail.
  • the rail then acts as a pivot within the groove that pivots around the rail.
  • the first and / or second fastening means comprise at least one strap fastened, on the one hand, to the collar of the boot and, on the other hand, to the shell for securing the shell on the collar of the shoe.
  • This implementation uses either the elasticity of the strap adapted according to the desired rotational limitation, or a particular adjustment of the tightening of the strap then inextensible to allow a limited rotation of the shell relative to the shoe.
  • Such particular adjustment of the tightening of the strap allowing limited rotational movement on a predetermined angular sector is achieved by means of a mechanical element to lengthen or shorten or maintain a predetermined length of the strap. This type of device facilitates the establishment of the connection between the shell and the collar.
  • the first or second fixing means comprise two straps, each of which has one end attached to the collar and the other end to the shell, the extension of the straps limiting the rotation in each of the two directions. of rotation.
  • the use of the two straps makes it possible to adjust the rotational movement of the shell in both directions of rotation and to limit this movement in both directions of rotation.
  • the fastening of the lower part of the shell to the collar of the shoe provided by the combination of the first and second connecting means immobilizes the shell in rotation relative to the boot around a axis substantially parallel to the axis of the collar of the shoe.
  • said first and second connecting means comprise non-elastic straps first two straps fixed or removably attachable on each side of the rear of the collar, two second straps fixed or removably attachable on each side of the shell, said first and second straps having at their free ends complementary reversible connection means adapted to secure reversibly the free ends of the first straps with those of the second straps.
  • the device further comprises at least one abutment piece intended to be fixed on the collar of the boot, the shell further comprising a stop element of the collar complementary to the abutment piece of the collar and able to cooperate with this one to ensure the vertical positioning of the hull along the tibia.
  • the stop piece makes it possible to control the correct vertical positioning of the shell with respect to the tibia and therefore with respect to the lower limb, in a general manner.
  • the cheeks apply a force on the condyles substantially normal to the sides of the thigh intensity in the range] 0.100N].
  • the cheeks can exert a non-zero force on the condyles of the femur, so that the movement of the latter with respect to the cheeks of the shell is minimal.
  • the only degree of freedom in rotation about the Z axis is offered by the hull connecting means on the collar of the shoe and the deformability of the shell material and the deformability of the soft tissues.
  • the cheek in its most general definition, has an outline on its rear part and on its upper part, of any shape and the cheek is of sufficient size to cover the surface of the condyles of the femur. More particularly, the cheeks each have a surface capable of covering the entire surface of the sides of the knees, preferably an area of at least 50 cm 2, preferably at least 100 cm 2. In a preferred embodiment, the cheeks have a contour substantially in the shape of an ellipse portion, especially on the upper and rear parts of the cheek. More particularly, the cheeks have an outer contour of substantially at least semi-ellipse shape at the top and at the rear.
  • the major axis of the ellipse is inclined at an angle of between 45 ° and 135 ° relative to the main longitudinal axis of the shell parallel to the rectilinear section of the front face of the shell in a plane medial longitudinal of the hull. More preferably, the major axis of the ellipse portion is inclined at an angle of 70 ° to 110 ° preferably about 90 ° with respect to said main longitudinal axis of the shell.
  • the preferential use of elliptical contoured cheeks is particularly adapted to a lateral support at the lateral flanks of the thigh, the orientation of the cheeks allowing correct maintenance of the skier's femur in ski position without any discomfort for the latter.
  • each cheek substantially corresponds to the surface of the upper lateral part of the shell located above the lower tangent of the ellipse parallel to the major axis of the ellipse, and on the back of a axis parallel to the minor axis of the ellipse (and therefore perpendicular to the major axis of the ellipse) located about half of the large radius of the ellipse from the rectilinear front section of the shell in a longitudinal median plane of the shell. More particularly, the center of the ellipse is disposed substantially vis-à-vis the condyle to ⁇ 20mm according to the flexion at the knee.
  • the lower tangent of the ellipse parallel to the major axis of the ellipse is located substantially vis-à-vis the tibial plane when the major axis of the ellipse is substantially 90 ° of said longitudinal axis of the hull parallel to the rectilinear section of the front face of the hull in section in a longitudinal median plane of the hull.
  • the large radius of the ellipse is at least 5 cm, preferably 6 to 15 cm and the small radius of the ellipse is at least 2 cm, more particularly 3 to 10 cm.
  • the major axis of the ellipse is located 2 to 5cm from the upper end of the shell and the center of the ellipse is located 5 to 10cm from the rectilinear section of the front face of the shell. section in a longitudinal median plane of the hull.
  • Such dimensions of the ellipse and such an inclination of the major axis of the ellipse from 70 ° to 110 ° make it possible to maintain the ratio between the cheeks and the end of the lower femoral epiphysis despite the displacements of the condyles during the knee flexion / extension movements.
  • This inclination also corresponds to an intermediate inclination of the positions of the thigh in motion or at rest.
  • the cheeks each have a surface capable of covering the entire surface of the sides of the knees, preferably an area of at least 50 cm 2, preferably at least 100 cm 2.
  • the shell supports at least one tibia binding element at the top, including a third strap provided with a self-gripping tape for its maintenance around the tibia.
  • a feature is the simplest way to maintain the shell relative to the shin of the skier in addition to its attachment to the shoe. It has the advantage of being easy to implement and simple handling for the skier.
  • the contact of the lateral cheeks on the condyles of the femur is ensured by means of ergonomic wedges inserted on the inner face of the cheeks.
  • the device comprises cheeks that cooperate or have ergonomic wedges against the inner faces of the cheeks.
  • This characteristic makes it possible to adapt the same shell to various dimensions of condyles by interposing spacers.
  • the same molded shell can thus be used for different sizes of devices but also to achieve personalized devices. In this case, only the shims must be modified to obtain various sizes or a personalized device.
  • the inner surface of the wedges can actually be made to measure to fit the shape of the lower limb of the skier without hindering the flexion / extension of the knee.
  • the cheeks have ergonomic wedges on its internal surfaces which partly conform to the shape of the rib morphology of the knee without interfering with the frontal flexions of the knee.
  • the surface delimited by the contour of the wedges thus corresponds to the surface defined by the contour of the cheek as described above and therefore has a surface area of at least 50 cm 2 , preferably at least 100 cm 2 .
  • the ergonomic wedges have a surface resulting from the melting of the surfaces observed at the level of the condyles of the skier for at least two privileged angular positions of the lower limbs of the skier. This personalization feature allows the device to be particularly pleasant to use in all ski positions.
  • this customization of the protective device according to the invention is very interesting insofar as it ensures a very good connection of the lateral cheeks with the knee. This prevents a penalizing game is present at this level of the device, such a game involving an angle of rotation of the femur relative to the shoe greater than the maximum angle provided by the device according to the invention.
  • said cheeks and / or said wedges comprise flexible material linings intended to be in contact with the sides of the skier's knee (S).
  • said wedges comprise a rigid support covered with flexible material linings intended to be in contact with the knee of the skier, that is to say on the part intended to bear on the sides of the knee.
  • the trimmings are arranged on the inner faces of the cheeks or, preferably, wedges when they are present.
  • This feature increases the comfort of the skier without affecting the effectiveness of the invention in terms of lateral rotation.
  • said wedges comprise a rigid support covered knee pad side of flexible materials intended to be in contact with the knee of the skier.
  • the fittings may be made of flexible material of the cellular material type (foam, etc.), or of the gel type (silicone, etc.).
  • the filling is advantageously made from at least an elastomeric or plastic material of EVA (ethylene-vinyl acetate) or other type and thermoformable or not and of sufficient thickness and density to allow comfort during movements of the lower limb during skiing.
  • EVA ethylene-vinyl acetate
  • the material may be a silicone gel in the form of a plate of 1 to 10 mm and preferably 2 to 5 mm.
  • the shell and shims are advantageously made from a rigid inorganic or organic material, in monolithic or composite form, chosen from the following materials: magnesium, aluminum, titanium, metal alloys, filled or uncoated polymers, reinforced or not, resins composite or not, loaded or not, reinforced or not.
  • the composite consists of a matrix based on epoxy, polyester or other thermosetting resin, or a thermoplastic resin of the polyamide (PA) or polycarbonate (PC) type, or the like, and at least one reinforcing material.
  • the reinforcement may be based on carbon fiber, and / or fiberglass, and / or aramid, for example Kevlar * brand from the company Dupont de Nemours and or Poly p-phenylene-2,6-bezobisoxazole (PBO) * trademark of the company Toyobo Japan and / or the PIPD M5 from the company Dupont de Nemours, and / or the Ultra High Molecular Weight PolyEthylene (UHMWPE) DYNEEMA brand of the company DSM Holland.
  • the degree of reinforcement in the composite is between 0% and 70%.
  • the reinforcement may be woven or knitted or braided, of the 2D or 3D or unidirectional type, or of cut fiber.
  • Organic or inorganic fillers can be added to the matrix according to the desired specifications.
  • the polymer materials of the matrix as well as the reinforcing fibers may contain carbon nanotubes in order to improve the mechanical characteristics. These materials in general make it possible to ensure good rigidity of the hull and shims while ensuring a good lightness and a certain comfort.
  • a film or fabric of spandex or elastic type with a thickness of at least 10 ⁇ may be affixed by gluing on the said surface to conform to the shape of the hold.
  • the material of the film or fabric may have a low coefficient of friction.
  • the material may be manufactured from polytetrafluoroethylene, PTFE (former Teflon brand DUPONT from Nemours USA).
  • the thickness of the film or fabric is selected according to the desired mechanical characteristics.
  • said connecting means may not allow a degree of freedom of the shell relative to the shoe around a Z axis substantially parallel to the axis of the collar of the shoe, because the femoral condyles are held by the shims positioned at the cheeks and the wedges allow reduced axial rotation relative movements of the femur and tibia because the tissues between the condyle and the wedges deform during a rotational movement.
  • the clamping of the angular sector is then sufficiently made by the shape and play of the wedge which is in contact with the soft tissues at the level of the condyles of the femur.
  • the adjustment and adaptation capabilities of the device by the use of wedges make it possible to adapt the device to the variability of the skiers: age, sex, physical condition, muscle tone and contraction levels etc.
  • the conditions predicted loads are also so many parameters of adjustment of the device: shear, lateral bending, velocities, position of the skier, vertical acceleration, prestressing between the device and the knee etc.
  • FIGS. 2A to 2E show a first embodiment of the invention
  • FIGS. 3A to 3E show a second embodiment of the invention
  • FIGS. 4A to 4E show a third embodiment of the invention
  • FIGS. 5A to 5C show schematically the principle of a fourth embodiment according to the invention.
  • FIGS. 6A and 6B show a preferred embodiment of the invention
  • FIGS. 7A to 7C show shims as used in the preferred embodiment of the invention.
  • FIGS. 9A and 9B show a perspective view of a preferred embodiment without a shoe (FIG. 9A) and fixed on the shoe (FIG. 9B);
  • FIG. 10 represents a shell equipped with non-elastic straps
  • FIG. 11 represent the axial rotations along the axis of rotation Z '(FIG. 11A), front rotation along Y' (FIG. 11B) and lateral rotation according to X '.
  • Figures 11C femur and tibia
  • FIG. 12 represents the reference XYZ at the level of the shoe
  • FIG. 13 shows variations of angle of the femur with respect to the longitudinal axis of the ski resulting from axial rotation of the tibia with and without the device of the invention illustrating the effectiveness of the invention.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the invention.
  • the skier S wears a ski boot 2, itself attached to a ski 1, via a fastener 1a.
  • the shoe 2 has a footwear part and a collar 21.
  • the foot P, the tibia T and the femur F of the skier S are represented.
  • the femur F has CF condyles at its distal end. These condyles C F take a plurality of intermediate positions between two extremal positions shown in Figure 1 as a function of the bending position of the skier S.
  • the skier S carries a device according to the invention.
  • This device comprises a rigid shell 10 comprises an upper part 11 and a lower part 12.
  • the lower part 12 comprises connecting means for securing the shell 10 with the collar 21 of the boot 2.
  • the upper part of the shell 10 has two lateral cheeks which cover the condyles C F of the femur F on either side of the leg of the skier S, this overlap being provided by the lateral cheeks irrespective of the flexion position of the skier S.
  • the lateral cheeks are of contour 11c in ellipse portion, their major axis Xi being oriented around 70 ° with respect to Z '. This orientation included between 45 ° and 135 ° provides a satisfactory support femoral condyles and therefore a good femur restraint in axial and lateral rotations relative to the tibia.
  • the following embodiments show preferential orientations of the lateral cheeks between 70 ° (FIG. 1) and 90 ° (FIG. 10).
  • the height H of the hull will be 300 to 600 mm, more particularly from 350 to 500 mm depending on the size of the skiers.
  • the contour 11c of the upper and the rear portions of the cheek has a shape that includes substantially an upper half-ellipse and a half-lateral ellipse of the same virtual ellipse centered in Ci substantially opposite the condyle CF.
  • the major axis Xi of the ellipse is substantially perpendicular to the longitudinal principal axis of the hull and perpendicular to the rectilinear section of the boundary of the front face 10a of the hull in a plane of longitudinal median section of the hull.
  • Each cheek is delimited by the lower tangent X 2 of said ellipse substantially vis-à-vis the tibial plane X'Y 'parallel to the major axis of the ellipse Xi.
  • the large radius R of the ellipse is 65mm and the small radius r of the ellipse is 50mm.
  • each cheek 11a, 11b as delimited by the surface located above the line X 2 of the lower tangent of the ellipse parallel to Xi and on the rear of an axis Z 2 parallel to the minor axis Zi the ellipse is located at about Vi R from the rectilinear section of the front face 10a of the hull in section in a longitudinal median plane of the hull, and said surface being about 100cm 2 .
  • the lateral cheeks completely cover the distal femoral epiphysis by coming to bear each on either side of the end of the femur, namely on the condyles of the femur C F of each side of the knee. They make it possible to limit the lateral rotation of the femur F relative to the foot P of the skier S.
  • FIGS. 2A to 2E show a first embodiment of the invention. These figures respectively show a front view of the device 10, a side view, a top view and, after installation on a skier's boot, a side view and a perspective view.
  • the device 10 comprises two lateral cheeks 11a and 11b, intended to be placed on either side of the knee of the skier to come and grip it at the level of the condyles of the femur C F.
  • the lateral cheeks 11a and 11b may themselves be in contact with the garment covering the condyles C F or come into contact with these same condyles C F via wedges, as will be described later.
  • the lower part 12 of the device 11 comprises second connecting means 12a and 12b.
  • the second connecting means of the shell 12a and 12b are complementary first connecting means, denoted 22a and 22b, making guide pieces on the collar 21 of the shoe 2.
  • Such first connecting means 22a and 22b are shown on the Figures 2D and 2E.
  • the first connecting means 22a and 22b consist of a guide piece formed of two elements denoted M1 and M2 jaw.
  • the second connecting means 12a and 12b consist of two tabs denoted La and Lb each slipping between the two pairs of jaws Ml and M2 placed on either side of the collar 21 of the shoe 2. Note here that it can be envisaged to use only a single pair of jaws Ml, M2 placed on one side of the collar 21 of the shoe 2, preferably the outer side.
  • this pair of jaws associated with a tongue of the type shown in Figure 2B is sufficient, strictly speaking, to limit the rotation of the shell relative to the shoe when the upper part of the shell is otherwise secured the skier's tibia using a simple hook and loop tape 15 located just below said upper portion 11 and intended to surround the tibia as shown in FIG. 9B.
  • the use of two pairs makes it possible to make the behavior of the shell more robust and in particular to avoid its global pivoting around the tongue La.
  • the width of the open space between the two jaws Ml and M2 being greater than the width of the tongue La, the latter can move slightly, this movement causes a rotational movement on a limited angular sector of the shell 10.
  • the fixing the shell 10 on the collar 21 of the shoe 2 offers a degree of freedom in rotation relative to the shoe 2 on a predetermined angular sector and limited.
  • the jaws Ml and M2 may also be positioned so that the tongue is immobilized in rotation. In this case, the attachment of the shell with the shoe is maximum and the protection of the knee is optimal.
  • the knee then abuts on the lateral cheeks 11A and 11b and prevents torsion of the knee. This can, however, affect skiability.
  • Figures 3 show a second embodiment of the invention.
  • the shell 10 comprises two lateral cheeks 11a and 11b on its upper part 11 which is comparable to the upper part of the previous embodiment.
  • the shell 10 comprises second connecting means 12a and 12b different from those of the previous embodiment.
  • These connecting means 12a and 12b have holes for hanging a strap 13 visible in Figures 3D and 3E.
  • the strap 13 is typically riveted into the orifices 12a and 12b.
  • the strap 13 is also attached to a support noted 23 mounted on the shoes 2, the support 23 constituting the first connecting means attached to the collar 21 of the shoe.
  • FIG. 3 shows a single side strap for the sake of simplicity. of representation. We understand that the Implementing two straps on each side of the shoe 2 is necessary to limit the rotation in both directions. Note however that a single strap attached to the second connection means 12a and 12b of the shell shown in Figure 3 may be used with first connection means adapted to the shoe 2 to completely adjust the rotation of the hull 10 with respect to the shoe 2.
  • FIG. 4 show a third embodiment slightly different from the second embodiment.
  • This embodiment uses a strap 13 to secure the lower part 12 of the shell 10 with the shoe.
  • the strap is fixed in a light 12a but its function is substantially identical to that performed by the strap 13 of FIG.
  • the strap 13 can not really prevent a movement of the hull 10 upwards. This movement would interfere with the operation of the invention and could be giant for the skier. Also, a stop piece 24 is placed on the shoe 2.
  • This abutment piece 24 is complementary to an abutment element 14, here an orifice of the shell 10.
  • This abutment piece 24 makes it possible to position the shell 10 with respect to the collar 21 of the boot 2 in its vertical position and to prevent the vertical movements of it along the skier's tibia.
  • Such a stop piece 24 is also used in the embodiment of FIG. 5.
  • This figure shows a guide piece 22a that can be directly attached to a lateral side of the collar 21 of the shoe 2.
  • the guide piece 22a comprises a rail marked R, terminated by a second abutment piece 25, complementary to the abutment piece 24. It is in fact understood that the abutment piece 25 prevents any downward movement of the shell 10, a portion of the part 12 is shown in FIGS. 5B and 5C.
  • This lower part 12 of the shell 10 comprises a slideway or groove G which is positioned relative to the rail R by sliding along it.
  • the rail R has a width such that the slideway or groove G can move forward and backward at a greater or lesser angle. This bending angle depends on the play present between the rail R and the slide G. This makes it possible to maintain a satisfactory skiability.
  • the spacing between the rail R and the slide G is therefore advantageously adjustable to allow control of a few degrees of rotation of the system around the axis of the shoe 2.
  • FIG. 6A shows a shell 10 completed with a single spacer support 30 that is useful for positioning the hull 10 relative to the skier's leg S.
  • FIG. 6B shows the device of FIG. 6A installed on the skier's leg represented for two extremal flexion positions.
  • FIGS. 7A to 7C show different perspective views of the functional lateral parts of shim 30, denoted 30a and 30b. Note that the surfaces of these functional parts of the wedge 30 are molded into very specific shapes. These forms correspond to the fusion of the surfaces observed at the CF condyles of the femur F between the two positions, preferred, which may for example be the extreme bending positions of the thigh of the skier S shown in Figure 6B.
  • FIG. 8 shows a preferred embodiment where the shell 10 is provided with two functional parts 30a and 30b. This is the hull adapted for the right knee.
  • the shell of the left knee will advantageously be symmetrical with the shell shown in FIG. 8.
  • the shell 10 has a central stop orifice 14 and grooves G, here oblong orifices. These grooves G cooperate with a stop or a rail as shown in Figure 5 to provide an angularly limited rotation.
  • the shell 10 of Figure 8 also includes loops or holes O to allow the placement of a mechanical element which ensures the attachment of a strap 13.
  • This strap 13 is a strap of the type shown in Figures 3 and 4
  • the two types of rotation limitation of the shell according to the invention coexist within the same object.
  • a particularly simple and preferential version uses only one strap 13 on each attached side of permanently in the hull or at the rear of the boot on a hook 23 as shown in FIG. 9. In this case, it is the adjustment of the strap fixed in the orifices 0 which entirely determines the angular sector on which the shell can rotate relative to the shoe.
  • FIGS. 9A, 9B and 10 there is shown an embodiment of the shell with said means for attaching the shell to the collar, wherein said first and second connecting means comprise non-elastic straps comprising two first straps 13a. fixed or removably attachable to an element 23 on each side on the back of the collar, and two second straps 13b, 13b-1, 13b-2 are fixed or removably attachable (in an orifice O) on each side of the shell, said first and second straps 13a, 13b having at their free ends complementary connecting elements 13c, 13d able to reversibly join the free ends of the first straps 13a with those of the second straps 13b .
  • said first and second connecting means comprise non-elastic straps comprising two first straps 13a. fixed or removably attachable to an element 23 on each side on the back of the collar, and two second straps 13b, 13b-1, 13b-2 are fixed or removably attachable (in an orifice O) on each side of the shell
  • FIG. 13 shows a modeling of the axial internal rotation of the tibia, resulting in an angular displacement in degrees in the horizontal plane, between the femur and the axis of the tibia with respect to time for a skier equipped with a device according to the invention on the curve AKG and for a skier devoid of device according to the invention on the curve SKG. It can be seen here that the internal rotation is drastically reduced when the device according to the invention is worn by the skier.
  • the invention although particularly simple manufacturing and installation on the leg of the skier, provides some improvements in accidents causing a sprained knee related to this type of axial rotation relative tibia and femur.
  • the invention makes it possible to reach a wide audience. Indeed models carrying standardized lateral cheeks and, preferably, a wedge of functional surfaces calculated from an average of the surfaces of the femoral condyles observed on the population between the two extreme bending positions in ski conditions.
  • the invention also makes it very easy to customize the protection device according to the invention. It suffices to use a hull used for consumer products in combination with functional wedge portions specifically designed and shaped to match the particular morphology, for example of a ski champion.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de protection de l'articulation du genou d'un skieur (S) destiné à être installé sur une chaussure de ski (2) comprenant une partie chaussante surmontée d'un collier (21), le dispositif comprenant des premiers moyens de liaison (22a, 22b, 23) destinés à être fixés sur le collier (21) de la chaussure (2) et une coque (10) destinée à couvrir au moins partiellement l'avant du tibia (T) du skieur (S), cette coque (10) s'étendant entre une partie haute (11) destinée à être située au niveau du genou du skieur et une extrémité basse (12) recouvrant une portion du collier (21) de la chaussure (2), la coque (10) supportant, sur sa partie haute (11), des joues latérales (lia, 11b) aptes à être mises en contact avec le genou de part et d'autre du genou en étant, a minima, en contact avec les condyles du fémur (CF) du skieur (S), la partie basse (12) de la coque (10) étant destinée à recouvrir partiellement le collier (21) de la chaussure (2) et comprenant des seconds moyens de liaison complémentaires (12a, 12b) des premiers moyens de liaison (22a, 22b) du collier (21) de la chaussure (2) pour être solidarisée avec le collier (21) de la chaussure (2).

Description

Titre de l'invention
« Dispositif de protection de l'articulation du genou apte à coopérer avec une chaussure de ski ». Arrière-plan de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine général des dispositifs de protection de l'articulation du genou apte à coopérer avec une chaussure de ski comprenant, classiquement, une partie chaussante surmontée d'un collier. Un tel dispositif est destiné au skieur de compétition et/ou de loisir. On évalue aujourd'hui à 17000 le nombre d'entorses du genou avec ou sans rupture ligamentaire suite à une chute à ski par an en France. Cela engendre des traitements longs et des séquelles souvent importantes. Les coûts directs et indirects pour la société sont très importants, évalués à 300M€ par an.
Il est connu que le genou peut tolérer une sollicitation relativement forte si elle est de très courte durée. En revanche, des lésions ligamentaires peuvent apparaître pour des niveaux d'efforts bas si la sollicitation est maintenue sur une durée suffisamment longue.
Les dispositifs de protection de l'articulation du genou visent à réduire le risque de rupture ligamentaire du genou d'un skieur. Le bon fonctionnement de ces dispositifs implique que l'on protège l'articulation lorsqu'elle est très sollicitée tout en la laissant libre de ses mouvements en situation de ski normale.
De manière générale, le seul élément de sécurité existant pour protéger le genou du skieur est la fixation de ski. Le principe consiste à libérer la chaussure lorsque les mâchoires de la fixation enregistrent un couple supérieur à un certain seuil de déclenchement. Cette situation pose dans la pratique deux principaux problèmes : un skieur de compétition ou un skieur confirmé aura tendance à régler très haut le seuil de déclenchement de ces fixations. Il évitera ainsi les déclenchements intempestifs lors de la prise de carre brutale. En revanche, une chute sera beaucoup plus risquée puisque les fixations libéreront plus difficilement la chaussure.
Un skieur débutant peut, quant à lui, être amené à faire une chute très lente. Le seuil de déclenchement ne sera alors jamais atteint même s'il est réglé suffisamment bas.
L'objet de l'invention vise à limiter les risques de blessures du genou notamment les entorses et ruptures ligamentaires liées à une rotation axiale relative du tibia ou fémur excessive et/ou cisaillement dans le plan X'Y'. On mesure les rotations et translations entre le tibia et le fémur selon les trois axes au niveau du genou. Pour cela, si on définit un repère local lié à l'extrémité supérieure du tibia : le plan X'Y' sensiblement horizontal est un plan du plateau tibial ; l'axe Z' étant l'axe longitudinal du tibia perpendiculaire au plan du plateau tibial et donc sensiblement vertical.
Dans ce repère les rotations et translations suivantes peuvent se produire représentées sur les figures 11:
- La rotation axiale du tibia au niveau genou : cette rotation correspond à l'angle entre deux vecteurs transverses du tibia et du fémur, l'un au niveau du plateau tibial, et l'autre entre les deux condyles fémoraux ; projetés dans le plan du plateau tibial (plan X'Y') (figure 11A) ; et
- La rotation en flexion latérale : elle correspond à l'angle entre les deux vecteurs transverses du tibia et du fémur, mais dans le plan Y'Z' encore dénommé valgus-varus (figure 11C); et - La rotation en flexion frontale : cette rotation correspond à l'angle entre deux vecteurs longitudinaux du tibia et du fémur dans le plan X'Z' (figure 11B) ; et
- Le cisaillement du genou qui correspond aux translations entre le tibia et le fémur selon les trois axes X, Y et Z, notamment un cisaillement vers l'avant du fémur selon l'axe X' ; et
- La rotation interne ou externe axiale du tibia au niveau genou, lorsque le pied et la cheville sont bloquées dans une chaussure de ski se traduit par un déplacement en rotation interne ou respectivement externe d'un angle donné par rapport à l'axe Y longitudinal horizontal du pied, de la chaussure et du ski (figure 12).
La mobilité naturelle du genou dépend de son angle de flexion frontale dans le plan X'Z' (figurellB) en rotation axiale selon ZV En effet, si, en extension complète, le genou ne permet pas de rotation axiale du tibia par rapport au fémur, l'amplitude de la rotation axiale, externe ou interne du tibia, autorisée par le genou augmente avec son angle de flexion frontale. Ainsi, à un angle de flexion frontale 90°, la rotation axiale interne du tibia est d'environ 30°, portant concomitamment la pointe du pied en dedans, combinée avec le mouvement d'adduction ou d'abduction du pied, la rotation axiale externe du tibia Elle étant d'environ 40° en rotation externe. Bien que le verrouillage de la cheville par la chaussure de ski limite très fortement cette amplitude de rotation axiale du tibia, elle peut encore atteindre 20° en rotation interne et 25° en rotation externe, soit une amplitude totale de 45°.
L'invention vise à fournir un dispositif de protection qui ne doit pas gêner le skieur dans des conditions de ski normales, notamment en flexion frontale au niveau du genou. Un certain nombre de documents parmi lesquels les documents
US 4136404, GB 2436799 ou encore US 6524110 décrivent des systèmes destinés à être accrochés à la chaussure. Ces systèmes suivent le membre inférieur, généralement de part et d'autre de celui-ci, et permettent de rigidifier latéralement l'articulation du genou. Pour cela, dans tous ces documents, il s'agit d'articuler une partie supérieure rigide sur une partie inférieure également rigide, l'articulation se situant au niveau du genou. Ces dispositifs n'ont généralement pas donné lieu à exploitation ou à exploitation très restreinte envers des publics très particuliers, notamment auprès des personnes souffrant de certaines formes de handicaps légers. Dans FR 2679931, GB 2436799 et WO 2009/092452, on décrit des dispositifs qui sont destinés à être fixé autour de la cuisse, du tibia et/ou du genou et au niveau de la chaussure. Ces dispositifs comportent des systèmes d'articulation de type liaison pivot au niveau du genou car ils visent à accompagner la flexion frontale du fémur par rapport au tibia dans le plan sagittal (sensiblement vertical). Mais ces dispositifs n'empêchent pas les rotations axiales du fémur et du tibia ; tout au plus, freinent-ils les rotations axiales sans les contrôler ni les bloquer.
Par ailleurs dans FR 2679931 et WO 2009/092452, les dispositifs coopèrent avec la chaussure par des pattes insérées à l'intérieure du collier.
Ces dispositifs sont en outre complexes à fabriquer et peu aisés à installer sur le membre inférieur. Dans la mesure où ces dispositifs comprennent une articulation destinée à être alignée avec l'articulation du genou du skieur, ils doivent aussi être fabriqués sur mesure. Ainsi, on remarque que ces produits ne se trouvent pas dans le commerce et ne sont pas utilisés par les compétiteurs.
Il faut aussi noter l'existence de fractures du tibia qui peuvent se produire au lieu d'une entorse du genou ou simultanément avec celle-ci. Une flexion ou torsion excessive de la jambe alors que le pied et la cheville sont quasiment verrouillés dans la chaussure de ski participe aux conditions entraînant une fracture du tibia.
Le but de la présente invention est de fournir un dispositif plus simple visant essentiellement ou principalement à limiter les cisaillements dans le plan tibial, notamment un cisaillement vers l'avant du fémur selon l'axe X', et rotations axiales relatives des fémur et tibia, sans interférer avec la flexion frontale au niveau du genou et notamment sans recours à une liaison pivot au niveau du genou et/ou donc sans recours à un dispositif nécessitant une liaison avec la cuisse.
Objet et résumé de l'invention
- La présente invention a donc pour but principal de limiter le risque de blessure ligamentaire et/ou osseuse résultant d'un cisaillement, notamment un cisaillement vers l'avant du fémur selon l'axe X', et d'une rotation axiale ou latérale relative du tibia ou du fémur en situation de ski avec un dispositif simple à fabriquer et à installer sur le membre inférieur et pouvant servir à un skieur quelle que soit la paire de ski qu'il utilise.
Selon la présente invention, le dispositif comprend essentiellement simplement une coque rigide munie de joues latérales à sa partie haute sans liaison avec la cuisse et avec des moyens de liaison de la coque avec le collier qui permettent une limitation contrôlée de la rotation selon Z de la coque par rapport au collier.
Pour cela, l'invention propose un dispositif de protection de l'articulation du genou d'un skieur destiné à être installé sur une chaussure de ski comprenant une partie chaussante surmontée d'un collier, le dispositif comprenant des premiers moyens de liaison destinés à être fixés sur le collier de la chaussure et une coque rigide destinée à couvrir au moins partiellement l'avant du tibia, cette coque s'étendant entre une partie haute destinée à être située au niveau du genou et une extrémité basse recouvrant une portion du collier de la chaussure, la coque comprenant ou supportant, sur sa partie haute, des joues latérales rigides aptes à être mises en contact avec le genou de part et d'autre du genou en étant, a minima, en contact avec les condyles du fémur, la partie basse de la coque étant destinée à recouvrir partiellement le collier de la chaussure et comprenant des seconds moyens de liaison complémentaires des premiers moyens de liaison du collier de la chaussure aptes à solidariser la coque avec et par-dessus le collier de la chaussure de telle sorte que l'association des premiers et seconds moyens de liaison réalise une liaison avec une limitation de la rotation de la coque par rapport à la chaussure autour d'un axe de rotation substantiellement parallèle à l'axe du collier de la chaussure. L'objet de l'invention permet donc, avec une fabrication particulièrement simple, de limiter les risques de blessures liées à des cisaillement dans le plan tibial, notamment cisaillement et rotations axiale ou latérale des tibia ou fémur.
Plus particulièrement, les joues recouvrent entièrement les côtés du genou et les surfaces de contact des joues en appui interne sur les côtés du genou recouvrent au moins les surfaces latérales du genou en vis-à-vis des condyles fémoraux.
Plus particulièrement, la coque présente en section horizontale une forme de profil arrondi, bombé vers l'avant (face convexe vers l'avant) de manière à recouvrir l'avant du genou et du tibia et s'étend sur une partie seulement des côtés du tibia et, en partie basse, une partie des côtés du collier. La coque pourra s'étendre sur une hauteur de 30 à 55cm en pratique selon la taille du skieur.
La coque rigide à une fonction principale essentielle de supportée les joues et transférer les efforts d'appui du genou contre les joues jusqu'à la chaussure et donc jusqu'à la fixation de la chaussure sur le ski laquelle contrôle le niveau d'effort toléré, la fixation libérant la chaussure au-delà d'un certain seuil.
La fonction secondaire de la coque est de protéger l'avant du tibia de chocs éventuels. La surface des joues a donc un rôle essentiel du fait que lors de l'appui des côtes du genou sur les joues, le transfert de l'effort est maximal si la surface d'appui de la joue avec le côté du genou est optimale.
En conséquence, l'utilisation de simples joues venant en appui sur les condyles du fémur en association avec une coque rigide protège-tibia limitée dans ses mouvements par rapport à la chaussure de ski permet de maintenir la cuisse par rapport à la chaussure. Cette limitation réduit très fortement les risques de mouvements pathogènes de rotation axiale ou latérale des tibia et fémur au niveau du genou et/ou de cisaillement notamment un cisaillement vers l'avant du fémur selon l'axe X'.
On comprend que les dits moyens de fixation de la coque sur le collier peuvent autoriser des degrés de liberté en rotation réduits de la coque par rapport au collier selon un axe de rotation parallèle à l'axe longitudinal X du ski et selon un axe de rotation parallèle à l'axe transversal Y perpendiculaire à la direction longitudinale X du ski, afin de ne pas interdire et suivre les mouvements éventuels de flexions frontale et latérale du tibia par rapport à la cheville dans le collier ainsi que les mouvements d'hyper flexion frontale de la jambe vers l'arrière, étant toutefois précisé que le degré de liberté en rotation selon l'axe X pour le déplacement frontal vers l'avant de la coque est limité par la liaison éventuelle de la partie haute de la coque au tibia décrite ci-après et le degré de liberté en rotation selon l'axe X est limité par le recouvrement et la mise en contact de la coque sur les côtés latéraux du collier. Selon une caractéristique avantageuse, la solidarisation de la partie basse de la coque avec le collier de la chaussure assurée par l'association des premiers et seconds moyens de liaison réalise une liaison à au moins un degré de liberté en rotation de la coque par rapport à la chaussure autour d'un axe substantiellement parallèle à l'axe du collier de la chaussure, les moyens de liaison étant tels que cette rotation de la coque par rapport à la chaussure est limitée sur un secteur angulaire prédéterminé, de préférence inférieur à 14°. Avec cette caractéristique, les moyens de liaison permettent une liaison à au moins un degré de liberté en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe du tibia. Le skieur conserve ainsi une ampleur de mouvement satisfaisante en situation de ski.
En revanche, les rotations axiale entre le tibia et le fémur ainsi que cisaillement vers l'avant du fémur sont limitées par la présence de la coque.
Selon une caractéristique préférentielle, le dispositif comprend des moyens de réglage du secteur angulaire prédéterminé de limitation de cette rotation. La liaison du dispositif par -dessus le collier selon la présente invention présente les avantages suivants :
- elle en gêne pas la nécessaire mobilité naturelle réduite du tibia à l'intérieure du collier, et
-elle permet un réglage aisé de la liaison, notamment en ce qui concerne l'amplitude de rotation selon l'axe du collier, et donc un contrôle aisé de la limitation de la rotation axiale selon Z du dispositif par rapport au collier, et
- elle permet un transfert optimal des forces appliquées contre le dispositif jusqu'à la fixation de la chaussure sur le ski. Cette caractéristique permet au skieur d'adapter la limitation de rotation du dispositif à sa manière de skier. En effet, cela permet de régler le seuil au-delà duquel la rotation axiale est bloquée ou du moins freinée grâce au dispositif. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le dispositif est tel que le secteur angulaire prédéterminé de rotation de la coque par rapport au collier selon un axe parallèle à l'axe Z du collier est inférieure à 14°, de préférence inférieure à 10° et préférentiellement encore inférieur à 7°. Ainsi, l'amplitude de rotation axiale entre le tibia et le fémur est limitée respectivement inférieur à 45°, avantageusement inférieur à 30° et préférentiellement inférieur à 14°.
Un secteur angulaire situé entre 45 et 30° permet de limiter les risques d'entorses du genou pour certaines positions de fléchissement tout en préservant une skiabilité optimale. Un secteur angulaire situé entre 30 et 14° permet d'obtenir un spectre de protection du genou plus large avec un détriment mineur au niveau de la skiabilité. Une telle limitation angulaire permet notamment de ne pas atteindre la limite de rupture du tibia. On protège ainsi de manière accrue tibia et articulation du genou tout en laissant une latitude de mouvement appréciable dans certaines situations de ski.
Une limitation angulaire à 14° correspond en moyenne à l'amplitude angulaire admissible entre le tibia et le fémur. La protection du genou est alors optimale car on assure de ne pas atteindre celle-ci quelle que soit par ailleurs le comportement du tibia. Il faut ici noter que, généralement, l'ensemble pied/cheville/tibia est contraint de telle manière dans les chaussures de ski que l'adduction et l'abduction sont très limités. Le mouvement du pied par rapport au tibia est donc très limité. Lors d'un choc, le skieur ne peut donc pas bénéficier de cette marge angulaire. Par ailleurs, les limites de rupture du fémur étant, dans le cas général, bien au-delà de celles de l'entorse du genou, ce risque est faible. Dans le cas où cette limite de rupture fémorale est approchée lors d'un choc, le dispositif selon l'invention peut inclure un fusible mécanique afin de reporter la charge sur le genou au risque de voir apparaître une entorse.
Dans chacune des réalisations, le dispositif selon l'invention stoppe ou, dans le pire des cas, freine le mouvement de la cuisse en rotation par rapport à la chaussure, c'est-à-dire l'angle de l'axe longitudinal du fémur par rapport à l'axe du ski.
On limite ainsi de manière importante les risques de dommages ligamentaires et/ou osseux grâce à la présence des joues latérales au contact des condyles et à l'articulation limitée de la coque sur la chaussure, cette limitation étant adaptée en fonction de l'amplitude angulaire maximale autorisée par le genou et des préférences de skiabilité de l'utilisateur.
Dans une mise en œuvre avantageuse de l'invention, les premiers moyens de liaison comprennent au moins une pièce de guidage destinée à être installée de manière fixe sur le collier de la chaussure, cette pièce de guidage étant apte à coopérer avec les seconds moyens de liaison de la coque complémentaire de cette pièce de guidage afin de limiter la rotation sur le secteur angulaire prédéterminé.
Cette mise en œuvre qui implique l'installation sur chaque chaussure d'au moins un élément particulier permettant le fonctionnement des moyens de liaison de la coque permet de contrôler exactement le comportement de la coque par rapport à la chaussure. Il est ici envisagé que ces premiers moyens de liaison installés sur la chaussure soient des éléments présents par défaut sur la chaussure comme une attache ou autre élément par rapport auxquels la coque viendra se positionner pour être limitée en rotation. On note ici qu'avec cette caractéristique, seules les chaussures de ski doivent être munies au préalable de moyens de liaison pour mettre en œuvre les moyens de liaison complémentaires de la coque sans qu'il soit nécessaire de modifier quoi que ce soit au niveau de la paire de skis. En outre, une seule et même coque peut parfaitement être utilisée par un même skieur avec l'une quelconque d'une pluralité de paires de chaussures, toutes équipées d'au moins une pièce de guidage selon cette mise en œuvre. Dans une réalisation particulière, la pièce de guidage comprend au moins un rail destiné à être fixé sur le collier de la chaussure de manière substantiellement parallèle à l'axe du collier, les seconds moyens de liaison constituant une rainure complémentaire du rail, la rainure présentant un écartement plus large que la largeur du rail, cet écartement autorisant la rotation limitée autour de l'axe substantiellement parallèle au collier de la chaussure.
L'utilisation d'une telle pièce de guidage faisant rail le long de l'axe du collier de la chaussure en coopération avec une rainure portée par les moyens de liaison de la coque permet que, dès lors que la rainure présente un écartement plus large que la largeur du rail, celle-ci puisse être mobilisée en rotation sur une portion angulaire limitée et, en l'occurrence, sur un secteur angulaire inférieur à 14° ou avantageusement inférieur à 10° ou préférentiellement inférieur à 5°. L'écartement de la rainure et la largeur du rail seront alors déterminés en fonction de la limitation en rotation désirée de la coque sur le collier de la chaussure.
Dans une autre réalisation, la pièce de guidage comprend au moins une rainure destinée à être fixée sur un flanc latéral du collier de la chaussure de manière substantiellement parallèle à l'axe du collier, les seconds moyens de liaison constituant un rail complémentaire de la rainure, la rainure présentant un écartement plus large que la largeur du rail, cet écartement autorisant la rotation limitée autour de l'axe substantiellement parallèle au collier de la chaussure.
Dans cette réalisation, le collier de la chaussure porte, cette fois, une rainure et la coque qui porte un rail susceptible d'être mobilisé dans la rainure grâce à un écartement de la rainure supérieur à la largeur du rail.
Dans une caractéristique particulière, la différence entre l'écartement de la rainure et la largeur du rail est variable le long de ces structures, cette différence de largeur variable assurant un angle de flexion avant/arrière entre la coque et la chaussure.
Une différence variable de largeurs entre les deux structures, rainures et rails, permet d'assurer un angle de flexion avant/arrière entre la coque et la chaussure. En effet, dans le cas où le haut de la rainure est plus large que le bas de la rainure avec un rail de largeur constante, la coque pourra avoir un mouvement de basculement sur l'avant de manière libre.
Dans une autre réalisation, l'écartement de la rainure et la largeur du rail étant constants, la longueur du rail est dimensionnée pour assurer un angle de flexion avant/arrière entre la coque et la chaussure. Cette réalisation permet un pivotement de la rainure autour du rail. Le rail joue alors le rôle d'un pivot au sein de la rainure qui pivote autour du rail.
Selon une seconde mise en œuvre de l'invention, les premiers et/ou seconds moyens de fixation comprennent au moins une sangle fixée, d'une part, au collier de la chaussure et, d'autre part, à la coque pour solidariser la coque sur le collier de la chaussure.
Cette mise en œuvre utilise soit l'élasticité de la sangle adaptée en fonction de la limitation en rotation voulue, soit un réglage particulier du serrage de la sangle alors inextensible pour autoriser une rotation limitée de la coque par rapport à la chaussure. Un tel réglage particulier du serrage de la sangle autorisant un mouvement en rotation limité sur un secteur angulaire prédéterminé est réalisé par l'intermédiaire d'un élément mécanique permettant d'allonger ou raccourcir ou maintenir une longueur prédéterminée de la sangle. Ce type de dispositif facilite la mise en place de la liaison entre la coque et le collier.
Avantageusement, la sangle présentera une longueur particulière ou un marquage particulier pour son réglage. Dans le cas de la pièce de guidage, la limitation est obtenue en réglant la largeur du rail, dans le cas où une sangle est utilisée, la limitation est obtenue par l'extensibilité de la sangle, soit par laxité initiale, soit par élasticité.
Soit la sangle est apte à limiter le mouvement en rotation dans les deux sens, soit la sangle sera complétée par une butée, soit encore deux sangles sont utilisées. Ainsi, dans une réalisation particulière, les premiers ou seconds moyens de fixation comprennent deux sangles dont, pour chacune, une extrémité est fixée au collier et l'autre extrémité à la coque, l'extension des sangles limitant la rotation dans chacun des deux sens de rotation. L'utilisation des deux sangles permet d'ajuster le mouvement en rotation de la coque dans les deux sens de rotation et de limiter ce mouvement dans les deux sens de rotation.
Dans une variante de réalisation, la solidarisation de la partie basse de la coque sur le collier de la chaussure assurée par l'association des premiers et seconds moyens de liaison réalise une immobilisation en rotation de la coque par rapport à la chaussure autour d'un axe substantiellement parallèle à l'axe du collier de la chaussure.
Dans ce cas, plus particulièrement, les dits premier et second moyens de liaison comportent des sangles non élastiques deux premières sangles fixée ou aptes à être fixées de manière amovible de chaque côté sur l'arrière du collier, deux deuxièmes sangles fixées ou aptes à être fixées de manière amovible de chaque côté de la coque, les dites premières et secondes sangles comportant à leurs extrémités libres des moyens de liaison réversible complémentaires aptes à solidariser de manière réversible les extrémités libres des premières sangles avec celles des secondes sangles.
Dans une réalisation particulière, le dispositif comprend en outre au moins une pièce de butée destinée à être fixée sur le collier de la chaussure, la coque comprenant en outre un élément de butée du collier complémentaire de la pièce de butée du collier et apte à coopérer avec celle-ci pour assurer le positionnement vertical de la coque le long du tibia.
La pièce de butée permet de contrôler le positionnement vertical correct de la coque par rapport au tibia et donc par rapport au membre inférieur, de manière générale.
Dans une réalisation, le dispositif étant positionné au repos sur un membre inférieur, les joues appliquent une force sur les condyles substantiellement normale aux flancs de la cuisse d'intensité comprise dans l'intervalle ]0,100N].
Il est en effet avantageux que les joues puissent exercer une force non nulle sur les condyles du fémur, de manière à ce que le mouvement de celles-ci par rapport aux joues de la coque soit minimal. Dans un tel cas, le seul degré de liberté en rotation autour de l'axe Z est offert par les moyens de liaison de la coque sur le collier de la chaussure et par la déformabilité du matériau de la coque et la déformabilité des tissus mous.
Selon l'invention, dans sa définition la plus générale, la joue présente un contour sur sa partie arrière et sur sa partie supérieure, de forme quelconque et la joue est de dimension suffisante de manière à couvrir la surface des condyles du fémur. Plus particulièrement, les joues présentent chacune une surface apte à recouvrir la surface totale des côtés des genoux, de préférence une surface d'au moins 50 cm2, de préférence au moins 100cm2. Dans un mode de réalisation préféré, les joues présentent un contour sensiblement en forme de portion d'ellipse, notamment sur les parties supérieure et arrière de la joue. Plus particulièrement, les joues présentent un contour externe de forme sensiblement au moins de semi ellipse en partie supérieure et en partie arrière. Plus particulièrement encore, le grand axe de l'ellipse est incliné d'un angle compris entre 45° et 135° par rapport à l'axe longitudinal principal de la coque parallèle à la section rectiligne de la face avant de la coque dans un plan médian longitudinal de la coque. De préférence encore, le grand axe de la portion d'ellipse est incliné d'un angle de 70° à 110° de préférence environ 90° par rapport audit axe longitudinal principal de la coque.
L'utilisation préférentielle de joues de contour elliptique est particulièrement adaptée à un maintien latéral au niveau des flancs latéraux de la cuisse, l'orientation des joues permettant un maintien correct du fémur du skieur en position de ski sans gêne pour celui-ci.
Plus particulièrement, la surface de chaque joue correspond sensiblement à la surface de la partie latérale supérieure de la coque située au-dessus de la tangente inférieure de l'ellipse parallèle au grand axe de l'ellipse, et sur l'arrière d'un axe parallèle au petit axe de l'ellipse (et donc perpendiculaire au grand axe de l'ellipse) situé à environ la moitié du grand rayon de l'ellipse à partir de la section rectiligne avant de la coque dans un plan médian longitudinal de la coque. Plus particulièrement, le centre de l'ellipse est disposé sensiblement en vis-à-vis du condyle à ±20mm selon la flexion au niveau du genou. Et, la tangente inférieure de l'ellipse parallèle au grand axe de l'ellipse est située sensiblement en vis-à-vis du plan tibial lorsque le grand axe de l'ellipse est sensiblement à 90° dudit axe longitudinal de la coque parallèle à la section rectiligne de la face avant de la coque en section dans un plan médian longitudinal de la coque.
Plus particulièrement encore, le grand rayon de l'ellipse est d'au moins 5cm de préférence de 6 à 15cm et le petit rayon de l'ellipse est d'au moins 2cm plus particulièrement de 3 à 10cm.
Plus particulièrement encore, le grand axe de l'ellipse est situé à 2 à 5cm de l'extrémité supérieure de la coque et le centre de l'ellipse est situé à 5 à 10cm de la section rectiligne de la face avant de la coque en section dans un plan médian longitudinal de la coque.
De telles dimensions de l'ellipse et une telle inclinaison du grand axe de l'ellipse de 70° à 110° permettent de maintenir le rapport entre les joues et l'extrémité de l'épiphyse fémoral inférieur malgré les déplacements des condyles au cours des mouvements de flexion/extension du genou. Cette inclinaison correspond aussi à une inclinaison intermédiaire des positions de la cuisse en mouvement ou au repos.
Plus particulièrement, les joues présentent chacune une surface apte à recouvrir la surface totale des côtés des genoux, de préférence une surface d'au moins 50 cm2, de préférence au moins 100cm2.
Une telle taille des joues permet d'assurer une bonne couverture de l'épiphyse fémorale tout en évitant que le skieur soit gêné par le dispositif selon l'invention. Avantageusement encore, la coque supporte au moins un élément de liaison au tibia en partie haute, notamment une troisième sangle munie d'un ruban auto-agrippant pour son maintien autour du tibia. Une telle caractéristique est la façon la plus simple de maintenir la coque par rapport au tibia du skieur outre sa solidarisation avec la chaussure. Elle présente l'avantage d'être aisée à mettre en œuvre et d'être simple de manipulation pour le skieur. Dans une réalisation préférentielle, le contact des joues latérales sur les condyles du fémur est assuré par l'intermédiaire de cales ergonomiques insérées sur la face interne des joues. Plus particulièrement, le dispositif comprend des joues qui coopèrent ou comportent des cales ergonomiques contre les faces internes des joues. Cette caractéristique permet d'adapter une même coque à diverses dimensions de condyles en intercalant des cales. Une même coque moulée peut ainsi être utilisée pour différentes tailles de dispositifs mais aussi pour réaliser des dispositifs personnalisés. En effet, dans ce cas, seules les cales doivent être modifiées pour obtenir diverses tailles ou un dispositif personnalisé.
La surface interne des cales peut effectivement être réalisée sur mesure pour venir épouser la forme du membre inférieur du skieur sans gêner les mouvements de flexion/extension du genou.
De préférence, les joues comportent sur ses surfaces internes des cales ergonomiques qui épousent en partie la forme de la morphologie des côtes du genou sans gêner les flexions frontales du genou. La surface délimitée par le contour des cales correspond donc à la surface délimitée par le contour de la joue tel que décrit ci-dessus et présente donc une surface d'environ au moins 50cm2 de préférence au moins 100cm2. Avantageusement, les cales ergonomiques présentent une surface résultant de la fusion des surfaces observées au niveau des condyles du skieur pour au moins deux positions angulaires privilégiées des membres inférieurs du skieur. Cette caractéristique de personnalisation permet que le dispositif soit particulièrement agréable à utiliser dans toutes les positions de ski. En plus, cette personnalisation du dispositif de protection selon l'invention est très intéressante dans la mesure où cela assure une très bonne solidarisation des joues latérales avec le genou. Cela évite qu'un jeu pénalisant ne soit présent à ce niveau du dispositif, un tel jeu impliquant un angle de rotation du fémur par rapport à la chaussure supérieur à l'angle maximal prévu par le dispositif selon l'invention.
Avantageusement, lesdites joues et/ou lesdites cales comprennent des garnitures en matériau souple destinées à être en contact avec les côtés du genou du skieur (S).
Plus particulièrement encore, lesdites cales comportent un support rigide recouvert de garnitures en matériaux souple destinées à être en contact avec le genou du skieur, c'est à dire sur la partie destinée à venir en appui sur les côtés du genou. Les garnitures sont disposées sur les faces internes des joues ou, préférentiellement, des cales quand elles sont présentes.
Cette caractéristique permet d'augmenter le confort du skieur sans nuire à l'efficacité de l'invention en termes de rotation latérale.
Plus particulièrement, lesdites cales comportent un support rigide recouvert coté genou de garniture en matériaux souple destinées à être en contact avec le genou du skieur.
Les garnitures peuvent être réalisées en matériau souple du type matériau cellulaire (mousse etc), ou du type gel (silicone etc). Ainsi, la garniture est avantageusement réalisée à partir d'au moins un matériau élastomère ou plastique de type EVA (Éthylène-acétate de vinyle) ou autre et thermo formable ou non et d'une épaisseur et densité suffisantes pour permettre un confort lors des mouvements du membre inférieur lors de la pratique du ski. Plus particulièrement, le matériau peut être un gel de silicone sous la forme d'une plaque de 1 à 10 mm et de préférence de 2 à 5 mm.
La coque et les cales sont avantageusement réalisées à partir d'un matériau rigide inorganique ou organique, sous forme monolithique ou composite, choisi parmi les matériaux suivants : magnésium, aluminium, titane, alliages métalliques, polymères chargés ou non, renforcés ou non, résines composites ou non, chargées ou non, renforcées ou non.
Avantageusement, le composite est constitué d'une matrice à base de résine de type thermodurcissables époxy, polyester, ou autres ou d'une résine thermoplastique de type Polyamide (PA) ou Polycarbonate (PC), ou autre, et d'au moins un matériau de renfort. Le renfort peut être à base de fibre carbone, et/ou fibre de verre, et/ou aramide, par exemple du Kevlar* marque de la société Dupont de Nemours et ou Poly p-phenylene-2,6-bezobisoxazole (PBO)* marque de la société Toyobo Japon et/ou encore du PIPD M5 de la société Dupont de Nemours, et/ou du Ultra High Molecular Weight PolyEthylene (UHMWPE) DYNEEMA marque de la société DSM hollande. Le taux de renfort dans le composite est compris entre 0% et 70%. Le renfort peut être tissé ou tricoté ou tressé, de type 2D ou 3D ou unidirectionnel, ou constitué de fibre coupée. Des charges organiques ou inorganiques peuvent ajoutées à la matrice selon les spécifications recherchées. Accessoirement les matériaux polymères de la matrice ainsi que les fibres de renfort peuvent contenir des nanotubes de carbone afin d'améliorer les caractéristiques mécaniques. Ces matériaux permettent en général d'assurer une bonne rigidité de la coque et des cales tout en assurant une bonne légèreté et un certain confort. Sur au moins une face de la garniture en contact avec le membre inférieur, un film ou tissu de type élasthanne ou élastique d'une épaisseur d'au moins 10 μιτι peut être apposé par collage sur la dite surface pour se conformer à la forme de la cale. Le matériau du film ou tissu peut présenter un bas coefficient de frottement. A titre d'exemple, le matériau peut être fabriqué à partir de Polytétrafluoroéthène, PTFE (ex marque téflon DUPONT de Nemours USA). L'épaisseur du film ou du tissu est sélectionnée selon les caractéristiques mécaniques recherchées. Dans le cas où les joues ou des cales comprennent une garniture souple sur la partie destinée à venir en appui sur les côtés du genou, lesdits moyens de liaison peuvent ne pas autoriser de degré de liberté de la coque par rapport à la chaussure autour d'un axe Z substantiellement parallèle à l'axe du collier de la chaussure , car les condyles du fémur sont maintenus par les cales positionnées au niveau des joues et les cales autorisent des mouvements réduits de rotation axiales relatives des fémur et tibia du fait que les tissus mous qui se situent entre le condyle et les cales se déforment lors d'un mouvement de rotation. Le bridage du secteur angulaire est alors réalisé de façon suffisante par la forme et le jeu de la cale qui est en contact avec les tissus mous au niveau des condyles du fémur.
De manière générale, les capacités de réglage et d'adaptation du dispositif par l'utilisation de cales permettent d'adapter le dispositif à la variabilité des skieurs : âge, sexe, condition physique, tonus musculaire et niveaux de contraction etc.. Les conditions de sollicitation prévues sont aussi autant de paramètres de réglage du dispositif : cisaillement, flexion latérale, vitesses, position du skieur, accélération verticale, précontrainte entre le dispositif et le genou etc.
Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 montre le principe de l'invention ;
- les figures 2A à 2E montrent un premier mode de réalisation de l'invention ;
- les figures 3A à 3E montrent un second mode de réalisation de l'invention ; - les figures 4A à 4E montrent un troisième mode de réalisation de l'invention ;
- les figures 5A à 5C montrent schématiquement le principe d'un quatrième mode de réalisation selon l'invention ;
- les figures 6A et 6B montrent une réalisation préférentielle de l'invention ;
- les figures 7A à 7C montrent des cales telles qu'utilisées dans le mode de réalisation préférentiel de l'invention ;
- la figure 8 montre un dispositif, selon l'invention, muni de cales selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention ; - les figures 9A et 9B montrent une vue en perspective d'un mode de réalisation préférentiel sans chaussure (figure 9A) et fixé sur la chaussure (figure 9B) ;
- la figure 10 représente une coque équipée de sangles non élastiques, et - les figures 11 représentent les rotations axiales selon l'axe de rotation Z' (figure 11A), rotation frontale selon Y' (figure 11B) et rotation latérale selon X' (figures 11C) des fémur et tibia , et - la figure 12 représentent le repère XYZ au niveau de la chaussure, et
- le figure 13 représente des variations d'angle du fémur par rapport à l'axe longitudinal du ski résultant de rotation axiale du tibia avec et sans le dispositif de l'invention illustrant l'efficacité de l'invention.
Description détaillée d'un mode de réalisation
La figure 1 montre un schéma de principe de l'invention. Sur cette figure, le bas du corps d'un skieur S est représenté. Le skieur S porte une chaussure de ski 2, elle-même fixée sur un ski 1, par l'intermédiaire d'une fixation la. La chaussure 2 présente une partie chaussante et un collier 21.
Sur la figure 1, le pied P, le tibia T et le fémur F du skieur S sont représentés. Le fémur F présente des condyles CF à son extrémité distale. Ces condyles CF prennent une pluralité de positions intermédiaires entre deux positions extrêmales représentées sur la figure 1 en fonction de la position de flexion du skieur S. Sur la figure 1, le skieur S porte un dispositif selon l'invention.
Ce dispositif comprend une coque rigide 10 comprend une partie haute 11 et une partie basse 12. La partie basse 12 comprend des moyens de liaison pour solidariser la coque 10 avec le collier 21 de la chaussure 2. La partie haute de la coque 10 présente deux joues latérales qui viennent couvrir les condyles CF du fémur F de part et d'autre de la jambe du skieur S, ce recouvrement étant assuré par les joues latérales quelle que soit la position de flexion du skieur S.
Les joues latérales sont de contour 11c en portion d'ellipse, leur grand axe Xi étant orienté autour de 70° par rapport à Z'. Cette orientation incluse entre 45° et 135° permet d'obtenir un appui satisfaisant des condyles du fémur et donc une bonne retenue du fémur en rotations axiale et latérales relative par rapport au tibia. Les réalisations suivantes montrent des orientations préférentielles des joues latérales entre 70° (figure 1) et 90° (figure 10). Sur la figure 10, la hauteur H de la coque sera de 300 à 600 mm, plus particulièrement de 350 à 500 mm selon la taille des skieurs.
Sur la figure 10, le contour 11c des parties supérieure et arrière de la joue présente une forme incluant sensiblement une demi ellipse supérieure et une demi ellipse latérale d'une même ellipse virtuelle centrée en Ci sensiblement en vis-à-vis du condyle CF. Le grand axe Xi de l'ellipse est sensiblement perpendiculaire à l'axe principal longitudinal de la coque et perpendiculaire à la section rectiligne de la limite de la face avant 10a de la coque dans un plan de section médian longitudinal de la coque. Chaque joue est délimitée par la tangente inférieure X2 de ladite ellipse sensiblement en vis-à-vis du plan tibial X'Y' parallèle au grand axe de l'ellipse Xi. Le grand rayon R de l'ellipse est de 65mm et le petit rayon r de l'ellipse est de 50mm. Le centre Ci de l'ellipse est situé à une distance d = 68mm de la limite de la face avant 10a de la coque dans un plan section médian longitudinal de la coque. La superficie totale de chaque joue lia, 11b tel que délimitée par la surface située au-dessus de la ligne X2 de tangente inférieure de l'ellipse parallèle à Xi et sur l'arrière d'un axe Z2 parallèle au petit axe Zi de l'ellipse est situé à environ Vi R à partir de la section rectiligne de la face avant 10a de la coque en section dans un plan médian longitudinal de la coque, et ladite surface étant d'environ 100cm2.
Ainsi, les joues latérales recouvrent intégralement l'épiphyse fémorale distale en venant s'appuyer chacune de part et d'autre de l'extrémité du fémur, à savoir sur les condyles du fémur CF de chaque côté du genou. Elles permettent de limiter la rotation latérale du fémur F par rapport au pied P du skieur S.
Avantageusement, la force avec laquelle les joues viennent appuyer sur les condyles sera ajustable. Les joues appliquent une force sur les condyles substantiellement normale aux flancs de la cuisse d'intensité comprise dans l'intervalle ]0,100N].Les figures 2A à 2E montrent un premier mode de réalisation de l'invention. Ces figures montrent respectivement une vue de face du dispositif 10, une vue de côté, une vue de dessus et, après installation sur une chaussure de skieur, une vue de côté et une vue en perspective.
Le dispositif 10 comprend deux joues latérales lia et 11b, destinées à être placées de part et d'autre du genou du skieur pour venir l'enserrer au niveau des condyles du fémur CF. Les joues latérales lia et 11b peuvent être elles-mêmes au contact du vêtement couvrant les condyles CF ou venir au contact de ces mêmes condyles CF par l'intermédiaire de cales, ainsi que cela sera ultérieurement décrit.
La partie basse 12 du dispositif 11 comprend des seconds moyens de liaison 12a et 12b. Les seconds moyens de liaison de la coque 12a et 12b sont complémentaires de premiers moyens de liaison, notés 22a et 22b, faisant pièces de guidage sur le collier 21 de la chaussure 2. De tels premiers moyens de liaison 22a et 22b sont montrés sur les figures 2D et 2E.
Dans le mode de réalisation présenté sur les figures 2B-2E, les premiers moyens de liaison 22a et 22b consistent en une pièce de guidage formée de deux éléments notés Ml et M2 faisant mors. Les seconds moyens de liaison 12a et 12b sont constitués par deux languettes notées La et Lb venant chacune se glisser entre les deux paires de mors Ml et M2 placés de part et d'autre du collier 21 de la chaussure 2. On remarque ici qu'il peut être envisagé de n'utiliser qu'une unique paire de mors Ml, M2 placée sur un des côtés du collier 21 de la chaussure 2, de préférence le côté externe. En effet, cette paire de mors associée à une languette du type présenté sur la figure 2B, suffit, en toute rigueur, à limiter la rotation de la coque par rapport à la chaussure dès lors que la partie haute de la coque est par ailleurs solidarisée au tibia du skieur à l'aide un simple ruban auto-agrippant 15 situé juste dessous ladite partie haute 11 et destiné à entourer le tibia comme montré figure 9B. Néanmoins, l'utilisation de deux paires permet de rendre le comportement de la coque plus robuste et notamment d'éviter son pivotement global autour de la languette La.
La largeur de l'espace ouvert entre les deux mors Ml et M2 étant supérieure à la largeur de la languette La, cette dernière peut bouger légèrement, ce mouvement entraîne un mouvement en rotation sur un secteur angulaire limité de la coque 10. Ainsi, la fixation de la coque 10 sur le collier 21 de la chaussure 2 offre un degré de liberté en rotation par rapport à la chaussure 2 sur un secteur angulaire prédéterminé et limité. On remarque ici que les mors Ml et M2 pourront aussi être positionnés de manière à ce que la languette soit immobilisée en rotation. Dans ce cas, la solidarisation de la coque avec la chaussure est maximale et la protection du genou est optimale. En effet, lors d'un mouvement de rotation axiale relative des tibias et entraînant un déplacement angulaire de l'axe longitudinal du fémur par rapport à l'axe du ski, le genou vient de suite buter sur les joues latérales 11A et 11b et empêche la torsion du genou. Cela peut cependant nuire à la skiabilité.
On comprend donc ici l'avantage des mises en œuvre de l'invention pour lesquelles une liberté de rotation limitée dans son ampleur est obtenue. L'utilisation d'un léger secteur angulaire sur lequel la coque 10 a une liberté de mouvement en rotation est intéressante d'un point de vue de la skiabilité. Une telle liberté de rotation sur un secteur angulaire limité ne nuit pas substantiellement à la protection conférée par l'invention puisque les articulations concernées présentent une certaine marge de tolérance avant détérioration. Sur les figures 2D-2E, les éléments Ml et M2 faisant mors sont fixes par rapport à la chaussure 2. On note ici qu'au moins un de ces éléments Ml et M2 pourra être monté coulissant afin de pouvoir régler l'espace latéral dans lequel les seconds moyens de liaison 12a et 12b de la coque pourront se déplacer. Cela permet donc de régler le secteur angulaire sur lequel les languettes La et Lb des seconds moyens de liaison 12a et 12b de la coque 10 peuvent se déplacer dans les premiers moyens de liaison 22a et 22b fixés sur le collier 21 de la chaussure 2.
Les figures 3 montrent un second mode de réalisation de l'invention.
Sur ce mode de réalisation, la coque 10 comprend deux joues latérales lia et 11b sur sa partie haute 11 qui est comparable à la partie haute du mode de réalisation précédent. La coque 10 comprend des seconds moyens de liaison 12a et 12b différents de ceux du mode de réalisation précédent. Ces moyens de liaison 12a et 12b présentent des orifices pour accrocher une sangle 13 visible sur les figures 3D et 3E. La sangle 13 est typiquement rivetée dans les orifices 12a et 12b.
La sangle 13 est par ailleurs attachée à un support noté 23 monté sur les chaussures 2, ce support 23 constituant les premiers moyens de liaison fixés sur le collier 21 de la chaussure.
La laxité de réglage de la sangle 13 ou son élasticité précalibrée permet de limiter la rotation de la coque 10 par rapport à la chaussure 2 dans lequel se trouve le pied du skieur S. Les figures 3 montrent une seule sangle latérale pour des raisons de simplicité de représentation. On comprend que la mise en œuvre de deux sangles de chaque côté de la chaussure 2 est nécessaire afin de limiter la rotation dans les deux sens. On note ici cependant qu'une unique sangle fixée au niveau des seconds moyens de liaison 12a et 12b de la coque représentée sur la figure 3 pourra être utilisée avec des premiers moyens de liaison adaptés sur la chaussure 2 pour régler complètement la rotation de la coque 10 par rapport à la chaussure 2.
On note aussi qu'il est possible d'utiliser une sangle pour un des sens de rotation de la coque par rapport à la chaussure 2 et un autre moyen du type de la pièce de guidage montrée sur le mode de réalisation précédent pour limiter la rotation dans l'autre sens de rotation. Dans ce cas, une seule pièce de guidage comprenant par exemple deux mors Ml et M2 sera nécessaire pour la mise en œuvre de l'invention. Les figures 4 montrent un troisième mode de réalisation légèrement différent du second mode de réalisation. Ce mode de réalisation utilise une sangle 13 pour solidariser la partie basse 12 de la coque 10 avec la chaussure. Ici la sangle est fixée dans une lumière 12a mais sa fonction est substantiellement identique à celle réalisée par la sangle 13 de la figure 3.
On comprend néanmoins que la sangle 13 ne peut pas réellement empêcher un mouvement de la coque 10 vers le haut. Ce mouvement nuirait au fonctionnement de l'invention et pourrait s'avérer géant pour le skieur. Aussi, une pièce de butée 24 est placée sur la chaussure 2.
Cette pièce de butée 24 est complémentaire d'un élément de butée 14, ici un orifice de la coque 10. Cette pièce de butée 24 permet de positionner la coque 10 par rapport au collier 21 de la chaussure 2 dans son positionnement vertical et empêcher les mouvements verticaux de celle-ci le long du tibia du skieur. Une telle pièce de butée 24 est également utilisée dans le mode de réalisation de la figure 5. Cette figure montre une pièce de guidage 22a, susceptible d'être directement fixée sur un côté latéral du collier 21 de la chaussure 2. La pièce de guidage 22a comprend un rail noté R, terminé par une seconde pièce de butée 25, complémentaire de la pièce de butée 24. On comprend en effet que la pièce de butée 25 empêche tout mouvement vers le bas de la coque 10 dont une portion de la partie basse 12 est montrée sur les figures 5B et 5C. Cette partie basse 12 de la coque 10 comprend une glissière ou rainure G qui vient se positionner par rapport au rail R en glissant le long de celui-ci.
Sur la vue en perspective de la figure 5C, on voit que le rail R présente une largeur telle que la glissière ou rainure G peut bouger en avant et en arrière selon un angle plus ou moins important. Cet angle de flexion dépend du jeu présent entre le rail R et la glissière G. Cela permet de conserver une skiabilité satisfaisante.
L'écartement entre le rail R et la glissière G est donc avantageusement réglable pour permettre un contrôle des quelques degrés de rotation du système autour de l'axe de la chaussure 2.
La figure 6A montre une coque 10 complétée avec un unique support de cale 30 utile pour le positionnement de la coque 10 par rapport à la jambe du skieur S. La figure 6B montre le dispositif de la figure 6A installé sur la jambe d'un skieur représenté pour deux positions en flexion extrémales.
Les figures 7A à 7C montrent différentes vues en perspective des parties latérales fonctionnelles de la cale 30, notées 30a et 30b. On remarque que les surfaces de ces parties fonctionnelles de la cale 30 sont moulées selon des formes bien particulières. Ces formes correspondent à la fusion des surfaces observées au niveau des condyles CF du fémur F entre les deux positions, privilégiées, qui peuvent par exemple être les positions extrémales de flexion de la cuisse du skieur S représentées sur la figure 6B.
Ces formes correspondent à la fusion des surfaces observées au niveau des condyles CF du fémur F entre les deux positions extrémales de flexion de la cuisse du skieur S représentées sur la figure 6B.
Ainsi, on assure un confort maximal du skieur qui, entre les deux positions les plus extrêmes, conserve une pression latérale adaptée à sa morphologie, voire personnalisée, sur les condyles du fémur. Les parties fonctionnelles 30a et 30b de la cale 30 sont ainsi non symétriques car les côtés du genou ont des formes et des déformations bien distinctes lors du mouvement articulatoire de celui-ci. En revanche, une symétrie pourra exister entre les parties fonctionnelles correspondantes des deux genoux. La figure 8 montre une réalisation préférentielle où la coque 10 est munie de deux parties fonctionnelles 30a et 30b. Il s'agit de la coque adaptée pour le genou droit. La coque du genou gauche sera avantageusement le symétrique de la coque montrée sur la figure 8. Sur cette figure, la coque 10 présente un orifice de butée 14 central et des rainures G, ici des orifices oblongs. Ces rainures G coopèrent avec une butée ou un rail comme montré sur la figure 5 pour assurer une rotation limitée angulairement.
La coque 10 de la figure 8 comprend aussi des passants ou orifices O pour permettre le placement d'un élément mécanique qui assure la fixation d'une sangle 13. Cette sangle 13 est une sangle du type de celle présentée sur les figures 3 et 4. Dans ce cas les deux types de limitation en rotation de la coque selon l'invention coexistent au sein du même objet. Néanmoins, une version particulièrement simple et préférentielle n'utilise qu'une sangle 13 de chaque côté attachée de manière permanente à la coque ou à l'arrière de la chaussure sur un crochet 23 ainsi que montrée sur la figure 9. Dans ce cas, c'est le réglage de la sangle fixé dans les orifices 0 qui détermine entièrement le secteur angulaire sur lequel la coque peut pivoter par rapport à la chaussure.
Sur les figures 9A, 9B et 10, on a représenté un mode de réalisation de la coque aux dits moyens de fixation de la coque sur le collier, dans lequel lesdits premier et second moyens de liaison comportent des sangles non élastiques comprenant deux premières sangles 13a fixée ou aptes à être fixées de manière amovible sur un élément 23 de chaque côté sur l'arrière du collier, et deux deuxièmes sangles 13b, 13b-l, 13b-2 sont fixées ou aptes à être fixées de manière amovible (dans un orifice O) de chaque côté de la coque, les dites premières et secondes sangles 13a, 13b comportant à leurs extrémités libres des éléments de liaison 13c, 13d complémentaires apte à solidariser de manière réversible les extrémités libres des premières sangles 13a avec celles des secondes sangles 13b.
La figure 13 montre une modélisation de la rotation interne axiale du tibia, entraînant un déplacement angulaire en degrés dans le plan horizontal, entre le fémur et l'axe du tibia par rapport au temps pour un skieur équipé d'un dispositif selon l'invention sur la courbe AKG et pour un skieur dépourvu de dispositif selon l'invention sur la courbe SKG. On voit ici que la rotation interne est drastiquement diminuée lorsque le dispositif selon l'invention est porté par le skieur. L'invention, bien que particulièrement simple de fabrication et d'installation sur la jambe du skieur, apporte des améliorations certaines en matière d'accidents occasionnant une entorse du genou lié à ce type de rotation axiale relative des tibia et fémur.
Grâce à sa simplicité et à son faible cout de production, l'invention permet de toucher un large public. En effet des modèles portant des joues latérales standardisées et, préférentiellement, une cale de surfaces fonctionnelles calculées à partir d'une moyenne des surfaces des condyles du fémur observées sur la population entre les deux positions extrémales de flexion en condition de ski.
Cependant, pour des publics plus restreints, typiquement, dans le domaine de la compétition, l'invention permet aussi de personnaliser très facilement le dispositif de protection selon l'invention. Il suffit pour cela d'utiliser une coque utilisée pour les produits grand public en association avec des portions fonctionnelles de cale spécifiquement dessinées et conformées pour correspondre à la morphologie particulière, par exemple d'un champion de ski.
On remarque enfin que diverses mises en œuvre peuvent être réalisées selon les principes de l'invention définis dans les revendications qui suivent. En particulier, la limitation de la rotation de la coque par rapport à la chaussure sur un secteur angulaire limité pourra être mise en œuvre par divers moyens de liaison présentant les fonctions nécessaires de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de protection de l'articulation du genou d'un skieur (S) destiné à être installé sur une chaussure de ski (2) comprenant une partie chaussante surmontée d'un collier (21), le dispositif comprenant des premiers moyens de liaison (22a, 22b, 23) destinés à être fixés sur le collier (21) de la chaussure (2) et une coque rigide (10) destinée à couvrir au moins partiellement l'avant du tibia (T) du skieur (S), cette coque (10) s'étendant entre une partie haute (11) destinée à être située au niveau du genou du skieur et une extrémité basse (12) recouvrant une portion du collier (21) de la chaussure (2), la coque (10) comprenant ou supportant, sur sa partie haute (11), des joues latérales (lia, 11b) rigides aptes à être mises en contact avec le genou de part et d'autre du genou en étant, a minima, en contact avec les condyles du fémur (CF) du skieur (S), la partie basse (12) de la coque (10) étant destinée à recouvrir partiellement le collier (21) de la chaussure (2) et comprenant des seconds moyens de liaison complémentaires (12a, 12b, 13) des premiers moyens de liaison (22a, 22b, 23) du collier (21) de la chaussure (2) aptes à solidariser la coque avec et par-dessus le collier (21) de la chaussure (2) de telle sorte que l'association des premiers et seconds moyens de liaison (22a, 22b, 12a, 12b, 13,23) réalise une liaison avec une limitation de la rotation de la coque (10) par rapport à la chaussure (2) autour d'un axe de rotation substantiellement parallèle à l'axe (Z) du collier (21) de la chaussure (2).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solidarisation de la partie basse (12) de la coque (10) avec le collier (21) de la chaussure (2) assurée par l'association des premiers et seconds moyens de liaison (22a, 22b, 12a, 12b, 13,23) réalise une liaison à au moins un degré de liberté en rotation de la coque (10) par rapport à la chaussure (2) autour d'un axe substantiellement parallèle à l'axe du collier (21) de la chaussure (2), les moyens de liaison (22a, 22b, 12a, 12b, 13, 23) étant tels que cette rotation de la coque (10) par rapport à la chaussure (2) est limitée sur un secteur angulaire prédéterminé, de préférence inférieur à 14°.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les joues (lia, lb) recouvrent entièrement les côtés du genou, de préférence les joues présentant chacune une surface d'au moins 50cm2, de préférence au moins 100cm2.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la coque présente en section horizontale une forme de profil arrondi, bombé vers l'avant de manière à recouvrir l'avant du genou et du tibia et s'étend sur une partie seulement des côtés du tibia et, en partie basse, une partie des côtés du collier.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers moyens de liaison (22a, 22b) comprennent au moins une pièce de guidage (M1,M2,R) destinée à être installée de manière fixe sur le collier (21) de la chaussure (2), cette pièce de guidage étant apte à coopérer avec les seconds moyens de liaison (12a, 12b, G) de la coque (10) complémentaire de cette pièce de guidage (M1,M2,R) afin de limiter la rotation sur le secteur angulaire prédéterminé.
6. Dispositif selon l'une revendication 1 à 4, caractérisé en ce que la solidarisation de la partie basse (12) de la coque (10) avec le collier (21) de la chaussure (2) assurée par l'association des premiers et seconds moyens de liaison (22a, 22b, 12a, 12b, 13a, 13b, 13) réalise une immobilisation en rotation de la coque (10) par rapport à la chaussure (2) autour d'un axe substantiellement parallèle à l'axe du collier (21) de la chaussure (2).
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les premiers et/ou seconds moyens de fixation comprennent au moins une sangle (13) fixée, d'une part (23), sur le collier (21) de la chaussure (2) et, d'autre part (0), à la coque (10) pour solidariser la coque (10) sur le collier (21) de la chaussure (2).
8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7 caractérisé en ce que les dits premier et second moyens de liaison comportent des sangles non élastiques deux premières sangles (13a) fixée ou aptes à être fixées de manière amovible (23) de chaque côté sur l'arrière du collier, deux deuxièmes sangles (13b, 13b-l, 13b-2) fixées ou aptes à être fixées de manière amovible (0) de chaque côté de la coque, les dites premières et secondes sangles comportant à leurs extrémités libres des moyens de liaison réversible complémentaires apte à solidariser de manière réversible les extrémités libres des premières sangles avec celles des secondes sangles.
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les joues (lia, 11b) présentent chacune un contour (11c) sensiblement en forme de portion d'ellipse sur la partie supérieure et la partie arrière dudit contour de la joue, le grand axe (Xi) de l'ellipse étant incliné d'un angle compris entre 45° et 135° par rapport à l'axe longitudinal (Z, Z') principal de la coque parallèle à la section rectiligne de la face avant (10a) de la coque en section dans un plan médian longitudinal.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit grand axe (X)i de l'ellipse est incliné d'un angle de 70° à 110° de préférence 90° par rapport audit axe longitudinal principal (Z, Z') de la coque (10), et la surface de la joue correspond sensiblement à la partie latérale supérieure de la coque située au- dessus de la tangente inférieure (X2) de l'ellipse parallèle au grand axe de l'ellipse (Xi) et sur l'arrière d'un axe (Z2) parallèle au petit axe de l'ellipse (Zi) situé à environ la moitié du grand rayon (R) de l'ellipse à partir de la section rectiligne de la face avant (10a) de la coque dans un plan médian longitudinal de la coque.
11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la coque (10) supporte au moins un élément de liaison au tibia en partie haute, de préférence une sangle (15) munie d'un ruban auto-agrippant pour son maintien autour du tibia (T).
12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contact des joues latérales (lia, 11b) sur les condyles du fémur (CF) est assuré par l'intermédiaire de cales ergonomiques (30) insérées sur la face interne des joues (lia, 11b).
13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les joues coopèrent avec ou comportent des dites cales qui épousent en partie la forme de la morphologie des côtes du genou sans gêner les flexions frontales du genou.
14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites joues et/ou lesdites cales comprennent des garnitures en matériau souple destinées à être en contact avec le genou du skieur (S).
15. Dispositif selon la revendication 14 caractérisé en ce que les dites cales comportent un support rigide recouvert coté genou de garnitures en matériaux souple destinées à être en contact avec le genou du skieur.
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