WO2018050998A1

WO2018050998A1 - Dispositif de caractérisation d'un équipement sportif allonge de frappe de balle

Info

Publication number: WO2018050998A1
Application number: PCT/FR2017/052409
Authority: WO
Inventors: Eric FERRAZZI
Original assignee: E-Re-Ca
Priority date: 2016-09-19
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2018-03-22
Also published as: FR3056293B1; FR3056293A1

Abstract

L'invention concerne un dispositif de caractérisation (1), comprenant: un stator (20); un rotor (10) monté pivotant et présentant une partie cylindrique droite de section circulaire dont le centre est situé sur un premier axe, avec un alésage ménagé à la périphérie; un support (70) fixé à une extrémité du rotor (20), configuré pour la fixation d'un manche d'un équipement sportif de sorte que ce manche s'étende selon un deuxième axe perpendiculaire au premier axe; une goupille (30) montée coulissante selon un troisième axe perpendiculaire au premier axe, venant en prise dans l'alésage du rotor (10) pour une position où les deuxième et troisième axes forment un angle d'une valeur prédéfinie, une extrémité de la goupille (30) présentant un évidement dont les bordures épousent une surface cylindrique droite s'étendant selon une parallèle au premier axe; un dispositif (50) de mesure de la fréquence d'oscillation du rotor.

Description

DISPOSITIF DE CARACTERISATION D'UN EQUIPEMENT SPORTIF ALLONGE DE FRAPPE DE BALLE

L'invention concerne la préparation de séries d'équipements de frappe allongés, pour la pratique de sports de balle, par exemple des raquettes de tennis, des clubs de golf ou des battes de baseball.

De tels équipements comportent une zone de préhension à une extrémité et une zone de frappe distante de la zone de préhension, généralement proche de l'autre extrémité.

Pour la pratique de sports de haut niveau, il est fréquent pour un sportif de disposer de plusieurs équipements d'une même série de fabrication, pour lesquels il souhaite un comportement le plus proche possible.

En particulier, les moments d'inertie autour d'un ou plusieurs axes doivent être le plus proches possibles pour différents équipements d'une même série. Les dispersions des procédés de fabrication de tels équipements peuvent être relativement importantes malgré le soin apporté à leur mise en œuvre, ce qui aboutit à d'importantes disparités entre les moments d'inertie du fait de l'influence de la longueur de tels équipements. À cet effet, des machines existent pour mesurer les moments d'inertie de différents équipements d'une même série. En fonction des valeurs mesurées pour les différents moments d'inertie, un spécialiste procède à l'ajout de poids à distance de la zone de préhension, de façon à égaliser au mieux les moments d'inertie.

Les machines de mesure actuellement disponibles présentent un grand nombre de facteurs d'erreur et les mesures des moments d'inertie calculées sont ainsi relativement imprécises. Par conséquent, l'ajout de poids sur les équipements ne corrige que de façon imparfaite les disparités des moments d'inertie. Par ailleurs, le correctif par le poids permet de modifier le moment d'inertie des équipements mais n'aboutit pas forcément à un ressenti identique malgré des moments d'inertie apparemment identiques pour différents équipements.

En outre, certains protocoles de mesure du moment d'inertie d'un équipement sont en soi entachés d'erreur car ils sont basés sur un entraînement en rotation de l'équipement autour d'un axe passant par le centre de gravité de la zone de préhension.

L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. L'invention porte ainsi sur un dispositif de caractérisation d'un équipement sportif allongé de frappe de balle, tel que défini dans la revendication 1 annexée. L'invention porte également sur les variantes définies dans les revendications dépendantes. L'homme du métier comprendra que chacune des caractéristiques des variantes des revendications dépendantes peut être combinée indépendamment aux caractéristiques de la revendication 1 telle que déposée, sans pour autant constituer une généralisation intermédiaire.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

-la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention ;

-la figure 2 est une vue de côté d'un rotor du dispositif de la figure 1 ;

-la figure 3 est une vue de face du rotor de la figure 2 ;

-la figure 4 est une vue en coupe du rotor de la figure 2 sur lequel un support d'équipement est fixé ;

-la figure 5 est une vue de derrière d'un stator du dispositif ;

-la figure 6 est une vue en coupe de côté du stator de la figure 5 ;

-la figure 7 est une vue de dessus du stator de la figure 5 ;

-la figure 8 est une vue de dessus d'une goupille du dispositif de la figure

1 ;

-la figure 9 est une vue de côté de la goupille de la figure 8 ;

-la figure 10 est une vue de face de la goupille de la figure 8 ;

-la figure 1 1 est une vue en perspective d'un support d'équipement.

L'invention propose un dispositif de caractérisation pour des séries d'équipements sportifs allongés de frappe de balle. Un dispositif selon l'invention est configuré pour guider l'équipement en rotation dans un plan vertical. L'équipement sportif est notamment destiné à être fixé sur un support monté pivotant autour d'un axe horizontal. Le support est lui-même fixé à un rotor, monté pivotant par rapport à l'axe horizontal. Le rotor comporte une partie cylindrique munie d'un alésage. Une goupille coulissant par rapport au stator peut venir en prise avec l'alésage de façon à immobiliser l'équipement dans une position de rotation décalée par rapport à la verticale. Par retrait de la goupille de l'évidement, l'ensemble équipement/support/rotor est entraîné en oscillation libre autour de l'axe horizontal par la force gravitationnelle. Un dispositif mesure la fréquence d'oscillation du rotor. La goupille présente avantageusement un évidement dont les bordures épousent une surface cylindrique de section circulaire dont le centre est situé sur un axe horizontal. De par l'aspect complémentaire entre la forme de l'évidement de la goupille et de la partie cylindrique du rotor, on minimise les perturbations notamment par frottement lors de la libération du rotor par retrait de la goupille de l'alésage. La figure 1 est une vue en perspective d'un exemple d'un mode de réalisation d'un dispositif de caractérisation 1 selon l'invention. Le dispositif de caractérisation 1 est ici illustré en l'absence d'équipement sportif. Le dispositif de caractérisation 1 comporte un stator 20, fixé sur un bâti 60 dont la face supérieure est sensiblement horizontale. Le dispositif de caractérisation 1 comporte un rotor 10 monté pivotant par rapport au stator autour d'un axe horizontal. Le dispositif de caractérisation 1 comporte un support 70 fixé à une extrémité du rotor 20. Le dispositif de caractérisation 1 comporte une goupille 30 immobilisant ici la position en rotation du rotor 10 par rapport au stator 20. Le dispositif de caractérisation 1 comporte ici un capteur 40 de position angulaire du rotor 10 et un dispositif 50 de mesure de la fréquence d'oscillation du rotor 10. La figure 2 est une vue de côté du rotor 10, et la figure 3 est une vue de face du rotor 10. Le rotor 10 se présente sous la forme d'un arbre allongé. L'arbre comporte ici une partie cylindrique droite de section circulaire 1 1 , s'étendant jusqu'à une de ses extrémités. L'arbre comporte ici également une partie cylindrique 14 s'étendant jusqu'à une autre de ses extrémités. L'arbre comporte ici en outre une partie cylindrique intermédiaire 13, s'étendant entre les parties cylindriques 1 1 et 14. La partie cylindrique 1 1 a ici une fonction de verrouillage de la position en rotation du rotor 10. La partie cylindrique 1 1 a ici également une fonction de fixation du support 70, au niveau d'une face 16. La partie cylindrique 13 a ici une fonction de guidage en rotation par rapport au stator 20, et est par exemple configurée pour recevoir des roulements à billes ou des roulements à aiguille. La partie cylindrique 14 a ici une fonction d'entraînement d'un capteur de mesure de la position en rotation du rotor 10, typiquement basé sur un capteur à effet Hall.

La partie cylindrique 1 1 a une section circulaire dont le centre est situé sur un axe 91 . Cet axe 91 est confondu avec l'axe de rotation du rotor 10 par rapport au stator 20. Un alésage 12 est ménagé à la périphérie de la partie cylindrique 1 1 . L'alésage 12 présente une section circulaire s'étendant selon un axe 94, avantageusement sécant avec l'axe 91 . Des alésages filetés 15 sont ménagés dans la face 16, de façon à pouvoir fixer le support 70 par l'intermédiaire de vis. La face 16 est avantageusement plane et perpendiculaire à l'axe 91 , de façon à pouvoir positionner précisément le support 70 dans un plan vertical.

La figure 4 est une vue de derrière du rotor 10, en coupe au niveau de son alésage 12. Dans cette configuration illustrée ici, le support 70 est fixé au rotor 10. Dans cette configuration, le support 70 présente un axe avantageusement 92 sécant avec les axes 91 et 94. L'axe 92 forme un angle non nul avec l'axe 94 une fois que le support 70 est fixé au rotor 10. Cet angle entre les axes 92 et 94 est avantageusement compris entre 16 et 24 degrés, de préférence entre 18 et 22 degrés, et de préférence égal à 20°. Cet angle correspondant à un angle de lâcher d'un pendule formé du support 70, du rotor 10, et de l'équipement fixé sur le support 70.

Comme cela ressort de la figure 1 1 , le support 70 s'étend selon un axe 92, correspondant à l'axe du manche d'un équipement destiné à être fixé sur le support 70. Le support 70 comporte ainsi une paroi 71 par l'intermédiaire de laquelle il est fixé au rotor 10. Le support 70 comporte également des butées 77 pour définir la position du manche de l'équipement selon l'axe 91 . Le support 70 comporte également un crochet 75. La combinaison des butées 77 et du crochet 75 est configurée pour permettre le serrage et l'immobilisation du manche de l'équipement sportif à caractériser, pour maintenir en particulier sa position le long de l'axe 92. Le support 70 et le dispositif 1 sont particulièrement avantageux pour un équipement tel qu'une raquette de tennis. Les butées 77 sont décalées le long de l'axe 92 par rapport à la butée 74. Les butées 77 permettent ainsi d'assurer un maintien du manche de l'équipement à distance de sa position de référence définie par la butée 74. Le support 70 est configuré pour que l'axe du manche de l'équipement immobilisé corresponde à l'axe 92, perpendiculaire à l'axe 91 . Ainsi, par le guidage en rotation du rotor 10 autour de l'axe 91 , on peut entraîner l'axe 92 du manche en rotation autour de l'axe 91 qui lui est perpendiculaire.

Afin de définir au mieux la position du manche de l'équipement par rapport au support 70 long de l'axe 92, le support 70 comporte avantageusement une butée 74, s'étendant en saillie selon la même direction que l'axe 91 , par rapport à la paroi 71 . Cette butée 74 est destinée à venir en contact avec l'extrémité du manche de l'équipement, pour bien définir sa position selon l'axe 92.

Dans l'exemple illustré à la figure 1 1 , le support 70 comporte des alésages 72 destinés à permettre une fixation du support 70 par vissage, de sorte que l'axe 91 passe par la butée 74. Ainsi, dans une telle configuration, l'extrémité du manche de l'équipement est positionnée au niveau de l'axe de rotation 91 du support 70. Dans la configuration illustrée à la figure 1 , le support 70 est fixé au rotor 10 par l'intermédiaire d'autres alésages 76, de sorte que l'axe de rotation 91 coupe l'axe 92 à une distance comprise entre 80 et 120 millimètres de la butée 74, typiquement 100 mm. Une telle distance correspond typiquement à la position médiane de la main sur le manche d'une raquette de tennis. Avec un tel support 70, l'axe 91 peut sélectivement passer par la butée 74 ou par un point distant de la butée le long de l'axe 92. Dans l'exemple illustré, le support 70 comporte des flancs latéraux 73 qui s'étendent en saillie selon une direction parallèle à l'axe 91 . Les flancs latéraux 73 s'étendent en saillie par rapport à la paroi 71 . Les flancs latéraux 73 permettent de rigidifier les butées 77.

La figure 5 est une vue de derrière du stator 20 du dispositif de caractérisation 1 de la figure 1 . La figure 6 est une vue en coupe de côté du stator 20. La figure 7 est une vue de dessus du stator 20. Le stator 20 présente une face inférieure plate 21 destinée à sa fixation sur le bâti 60. Des alésages filetés 23 sont ménagés perpendiculairement à la face inférieure 21 , afin de fixer le stator 20 au bâti 60 par vissage. Le stator 20 comporte un alésage 25. L'alésage 25 traverse le stator 20 de part en part et présente des sections de différents diamètres. L'alésage 25 présente ici une forme de révolution autour de l'axe 91 , définissant l'axe de rotation du rotor 10. L'alésage 25 comporte notamment des portées 22 et 26 destinées au montage de roulement à billes, en vue de guider le rotor 10 en rotation. La partie la plus large de l'alésage 25 est destinée à loger la partie cylindrique 1 1 du rotor 10 au niveau de son alésage 12. Le stator 20 est immobilisé par rapport au bâti 60 de sorte que l'axe 91 est horizontal, de façon à faire pivoter le support 70 autour d'un axe horizontal.

Le stator 20 comporte par ailleurs un alésage 24 s'étendant selon un axe 93 perpendiculaire à l'axe 91 . L'axe 93 est ici vertical. L'alésage 24 est débouchant et met en communication une face périphérique du support 20 avec l'alésage 25.

Le stator 20 comporte un alésage fileté 27 s'étendant selon une direction parallèle à l'axe 91 , et débouchant dans l'alésage 24. L'alésage 27 permet le vissage d'une vis non illustrée, jusqu'à ce que celle-ci vienne en saillie à l'intérieur de l'alésage 24, pour une utilisation détaillée ultérieurement. La figure 8 est une vue de dessus de la goupille 30. La figure 9 est une vue de côté de la goupille 30. La figure 10 est une vue de face de la goupille 30. La goupille 30 comporte un arbre 33 destiné à être inséré dans l'alésage 24 du stator 20. L'arbre 33 est également destiné à venir en prise avec l'alésage 12 du rotor 10, lorsque cet alésage 12 est positionné en vis-à-vis de l'alésage 24. Lorsque l'arbre 33 vient en prise avec l'alésage 12, le rotor 10 est immobilisé par rapport au stator 20 de sorte que l'axe 92 soit incliné par rapport à la verticale d'un angle correspondant à l'angle de lâcher du pendule formé incluant le support 70. Pour cette position, l'axe 94 est vertical.

La goupille 30 est montée coulissante par rapport au stator selon l'axe 93, de façon à pouvoir sélectivement la faire passer entre une position en prise avec le rotor 10 (immobilisation du rotor 10) et une position écartée du rotor 10 (libération du rotor 10). La goupille 30 est guidée en coulissement selon l'axe 93 par l'intermédiaire de l'alésage 24. Afin de faciliter la manipulation de la goupille 30, celle-ci présente avantageusement une tige de préhension 34 s'étendant perpendiculairement à l'arbre 33 au niveau d'une extrémité. Au niveau de l'extrémité destinée à venir en prise dans l'alésage 12 du rotor 10, la goupille 30 présente avantageusement un évidement 32. Les bordures de l'évidement 32 épousent une surface cylindrique droite de section circulaire, comme cela est visible à la figure 10. Cette surface cylindrique droite définissant les bordures de l'évidement 32 s'étend selon une direction perpendiculaire à l'axe 91 . L'évidement 32 comporte ainsi une forme sensiblement complémentaire de celle de la partie cylindrique 1 1 , de sorte que lorsque la goupille est retirée de l'alésage 12, on limite au maximum les frottements entre l'arbre 33 et la partie cylindrique 1 1 au moment de la libération de la rotation du rotor 10, ce qui évite de perturber les oscillations du pendule, incluant le rotor 10 et le support 70, autour de l'axe 91 .

Avantageusement, afin de limiter au maximum les frottements entre l'arbre 33 et la partie cylindrique 1 1 au moment de la libération de la rotation du rotor 10, le rayon de courbure de l'évidement 32 est identique au rayon de courbure de la partie cylindrique 1 1 .

Selon une variante, l'évidement 32 peut être remplacé par une autre géométrie à l'extrémité de la goupille 30. Cette extrémité peut par exemple présenter une forme biseautée, la face plane du biseau incluant incluant une direction parallèle à l'axe 91 .

Afin de garantir que l'axe de la surface cylindrique définissant les bords de l'évidement 32 reste parallèle à l'axe 91 , le dispositif de caractérisation 1 comporte avantageusement une configuration de détrompage. A cet effet, la goupille 30 comporte une rainure 31 ménagée dans son arbre 33 et s'étendant sur la longueur de celui-ci. En positionnant une vis dans l'alésage 27 jusqu'en saillie dans l'alésage 24, cette vis vient pénétrer dans la rainure 31 pour brider le pivotement de la goupille 30 autour du troisième axe 93. Avec une goupille 30 dont l'extrémité est biseautée, l'angle entre la normale au plan du biseau et l'axe 93 est opposé à l'angle entre les axes 92 et 94 avant le lâcher, afin de limiter un éventuel frottement au moment de la libération de la rotation du rotor 10.

Lors de la libération du rotor 10 depuis l'angle prédéfini, l'ensemble entraîné en rotation par la gravité (incluant l'équipement fixé sur le support 70) se comporte comme un pendule pesant composé, oscillant autour d'une position verticale.

On désigne par : 'a' la distance du centre d'inertie du pendule formé par rapport à l'axe 91 ; m la masse du pendule formé ;

J0 l'inertie à la rotation du pendule autour de son centre d'inertie, par rapport à un axe parallèle à l'axe 91 et passant par ce centre d'inertie ;

J l'inertie à la rotation du pendule formé par rapport à l'axe 91 .

J se définit comme J= J0 m ^* a²

En supposant que les frottements lors de la rotation du pendule sont négligeables, on obtient une oscillation périodique de période T. Pour des oscillations de faible amplitude (par exemple 20°), la période T des oscillations peut être approximée par :

T = 2 x π x

m x g x a

La période d'oscillation est donc bien représentative de l'inertie à la rotation du pendule formé.

Par conséquent, en déterminant la période T ou la fréquence d'oscillation f=1/T au moyen du dispositif 50 pour différents équipements d'une même série, on peut ajuster leur inertie à la rotation par des poids respectifs, jusqu'à ce que tous les équipements de la même série présentent une même période ou fréquence d'oscillation. L'ajout de poids sur un équipement est connu en soi, par exemple en utilisant des bandelettes d'adhésif plombé.

En mesurant la masse de chaque équipement et la position de son centre de gravité, on peut par exemple obtenir la valeur chiffrée de son inertie à la rotation. Afin de limiter au maximum les erreurs de mesure lors de la libération du pendule formé, le dispositif 50 pourra éliminer la première oscillation des calculs de la période ou fréquence d'oscillation.

Le capteur de position 40 pourra par exemple être un codeur à lecture électromagnétique tel que celui commercialisé sous la référence RXM36 par la société TWK France. Un dispositif 50 connu en soi permet de convertir les échantillons des valeurs de position fournies par le capteur 40 en une valeur de fréquence ou de période des oscillations du rotor 10.

Avantageusement, pour des équipements n'ayant pas de symétrie de révolution autour de leur manche (par exemple une raquette de tennis), on pourra les caractériser pour plusieurs positions en rotation autour de leur axe 92. On pourra par exemple réaliser une caractérisation en plaçant le tamis d'une raquette perpendiculaire à l'axe 91 , ou au contraire positionner le tamis d'une raquette de façon à ce qu'il soit dans un plan défini par les axes 91 et 92. Afin de favoriser la facilité d'utilisation du dispositif de caractérisation 1 pour une série de dispositifs, le dispositif de caractérisation 1 comporte avantageusement différents emplacements mémoire pouvant mémoriser chacun une valeur de fréquence d'une mesure, et un dispositif d'affichage permettant d'afficher sélectivement la valeur de fréquence mémorisée dans chacun des emplacements mémoire.

Afin d'éviter de perturber la mesure de la fréquence d'oscillation naturelle de l'équipement à caractériser autour de l'axe 91 , le dispositif 1 est avantageusement dépourvu de tout élément de rappel élastique de mouvement du rotor 10 par rapport au stator 20.

Claims

REVENDICATIONS

Dispositif de caractérisation (1 ) d'un équipement sportif allongé de frappe de balle, caractérisé en ce qu'il comprend :

-un stator (20) ;

-un rotor (10) monté pivotant par rapport audit stator (20) autour d'un premier axe (91 ) présentant une première direction et présentant une partie cylindrique droite (1 1 ) de section circulaire dont le centre est situé sur ledit premier axe, un alésage (12) étant ménagé à la périphérie de ladite partie cylindrique (91 ) ;

-un support (70) pour équipement sportif fixé à une extrémité du rotor (20), configuré pour la fixation d'un manche d'un équipement sportif de sorte que ce manche s'étende selon un deuxième axe (92) présentant une deuxième direction perpendiculaire à la première direction ;

-une goupille (30) montée coulissante par rapport au stator selon un troisième axe (93) présentant une troisième direction perpendiculaire à ladite première direction, la goupille (30) étant configurée pour venir en prise dans l'alésage (12) du rotor (10) pour une position où les deuxième et troisième directions forment un angle non nul d'une valeur prédéfinie ;

-un dispositif (50) de mesure de la fréquence d'oscillation du rotor.

Dispositif de caractérisation (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel le stator (20) est immobilisé de sorte que ledit premier axe (91 ) est horizontal.

Dispositif de caractérisation (1 ) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite valeur prédéfinie est de 20°.

Dispositif de caractérisation (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support (70) comporte une butée axiale (74) s'étendant selon ladite première direction, de façon à définir la position d'une extrémité du manche de l'équipement sportif selon ledit deuxième axe (92), le support (70) étant configuré pour être fixé sélectivement au rotor (10) soit dans une position où ledit premier axe (91 ) passe par ladite butée axiale (74), soit dans une position où ledit premier axe (91 ) présente une distance comprise entre 80 et 120 millimètres par rapport à ladite butée axiale (74).

Dispositif de caractérisation (1 ) selon la revendication 4, dans lequel ledit support (70) comporte des butées transversales (77) s'étendant selon ladite première direction et décalées par rapport à ladite butée axiale (74) selon ledit deuxième axe (92).

6. Dispositif de caractérisation (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support (70) comporte une pince (75) susceptible de serrer sélectivement le manche de l'équipement sportif pour immobiliser sa position selon ledit deuxième axe (92).

7. Dispositif de caractérisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une extrémité de la goupille (30) présentant un évidement (32) dont les bordures épousent une surface cylindrique droite de section circulaire et s'étendant selon ladite première direction.

8. Dispositif de caractérisation (1 ) selon la revendication 7, dans lequel le rayon de courbure de l'évidement (32) de la goupille (30) est identique au rayon de courbure de la partie cylindrique (1 1 ) du stator (20). 9. Dispositif de caractérisation (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la goupille (30) est montée coulissante dans un alésage (24) du stator s'étendant selon ledit troisième axe (93), la goupille (30) comportant une rainure (31 ) s'étendant selon ladite troisième direction, un ergot étant monté saillant dans ledit alésage (24) du stator (20), de façon à pénétrer dans ladite rainure (31 ) pour brider le pivotement de la goupille (30) autour du troisième axe (93).

10. Dispositif de caractérisation (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les premier et deuxième axes (91 ,92) sont sécants.