CINTA RODANTE.(ES2044506)

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OFICINA ESPAÑOLA DE
PATENTES Y MARCAS
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ES 2 044 506
kInt. Cl. : A63B 22/02
11 N.◦ de publicación:
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ESPAÑA
A61B 5/11
A61B 5/22
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TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA
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kNúmero de solicitud europea: 90420177.9
kFecha de presentación : 10.04.90
kNúmero de publicación de la solicitud: 0 394 146
kFecha de publicación de la solicitud: 24.10.90
T3
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54 Tı́tulo: Cinta de entrenamiento ergométrica perfeccionada.
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73 Titular/es: GIP Exercice -, Laboratoire de
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72 Inventor/es: Belli, Alain
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74 Agente: Urizar Barandiarán, Miguel Angel
30 Prioridad: 14.04.89 FR 8905283
Physiologie , (Groupment d’Intérêt Public Loi
No 82610, du 15/07/1982)
Faculté de Médecine, 34 Rue Francis Beaulier
F-42023 Saint Etienne Cédex, FR
Centre Stephanois de Recherches Mecaniques
Hydromecanique et Frottement S.A.
45 Fecha de la publicación de la mención BOPI:
01.01.94
45 Fecha de la publicación del folleto de patente:
01.01.94
Aviso:
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k
En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletı́n europeo de patentes,
de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina
Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar
motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de
oposición (art◦ 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas).
Venta de fascı́culos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid
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DESCRIPCION
La invención tiene por objeto una cinta de entrenamiento ergométrica perfeccionada.
La invención se refiere al material y equipo
que permite el entrenamiento de deportistas principalmente, pero al mismo tiempo que permite la
reeducación de las personas. Este material está
adaptado igualmente para efectuar trabajos de investigación con fines fisiológicos y biomecánicos.
Se conocen ya cintas de entrenamiento motorizadas capaces de recrear el desplazamiento relativo de un corredor con respecto a una pista, haciendo que ésta última sea móvil. De este modo,
la pista está constituida por una cinta en forma
de correa sin fin entre dos cilindros o rodillos de
reenvı́o y arrastrada por un motor eléctrico cuya
velocidad es constante. En esta realización, el nivel de velocidad puede ajustarse o prerregularse
mediante un sistema de servomando. Ası́ el corredor se encuentra entonces inmóvil con respecto al
medio ambiente, lo que permite un entrenamiento
en sala con velocidad constante y facilita la anotación únicamente de los datos fiosológicos.
Las cintas de entrenamiento motorizadas de
este tipo presentan, sin embargo, algunos lı́mites
de utilización y ciertos inconvenientes que son :
- para el atleta, una velocidad impuesta que
no permite el sprint, ni la modulación de la
potencia de carrera.
- para el entrenador, el investigador, y de una
manera más general el bio-mecánico encargado de establecer las pruebas y ensayos, y
de comprobar los resultados, la imposibilidad de medir la potencia mecánica externa
suministrada durante la carrera.
Se conoce por la patente GB 2184361 un aparato cinta de entrenamiento automática que permite controlar la condición fı́sica del utilizador.
Este aparato utiliza un gran número de elementos sensitivos de medida y de recogida de datos,sin
que el utilizador se encuentre en contacto directo
con los dispositivos de medida.
Un primer objetivo buscado según la invención era por tanto proponer un aparato que
ofrezca mayor flexibilidad de utilización y que
permita medir el esfuerzo del utilizador en diferentes situaciones de carrera rápida como el
sprint, regular o de desaceleración.
Otro objetivo de la invención era proponer un
aparato que permita medir la potencia del utilizador en las diferentes situaciones de carrera consideradas.
Otro objetivo según la invención era concebir
un aparato de concepción sencilla, poco costoso
permitiendo una medida simultánea de diversos
otros parámetros.
Estos objetivos y otros más irán surgiendo evidentemente según avance la descripción.
Según una primera caracterı́stica de la invención, la cinta de entrenamiento comprende
una cinta sin fin dispuesta en tensión entre dos rodillos posicionados y mantenidos sobre un chasis
portador, el corredor se pone en acción en la parte
superior de la cinta, manteniéndose él mismo, por
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una placa soporte asociada al chasis que arrastra
la cinta, el corredor asegura por sı́ mismo el movimiento y el arrastre de la cinta de entrenamiento
modulando y regulando él mismo la velocidad de
desfile de la cinta y se caracteriza por que el corredor está sujeto a un cinturón que a su vez se
encuentra asociado por unos dispositivos al chasis portador de la cinta, conservando una libertad de movimiento en los planos vertical y lateral
y no en el plano frontal o de desplazamiento de
la cinta y además porque se han dispuesto unos
dispositivos de medida sobre el dispositivo de sujeción y de unión del corredor y sobre la cinta
de entrenamiento que permite registrar y calcular
ciertos parámetros como son la potencia vertical
instantánea y la potencia horizontal instantánea
del corredor.
Dicho motor puede actuar a tı́tulo complementario eventual para compensar más o menos
las fuerzas de frotamiento mecánico.
Estas caracterı́sticas y otras más irán surgiendo a medida que se avanza la descripción.
Para fijar el objeto de la invención esto se ilustra de una manera no limitativa en las figuras de
los dibujos en los que:
- La figura 1 es una vista de carácter esquemático que ilustra la cinta de entrenamiento ergométrica según la invención interviniendo
en una serie de tres medidas registradas simultáneamente.
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- La figura 2 es una vista de carácter esquemático según la figura 1 que ilustra la cinta
de entrenamiento ergométrica según la invención asociada a un sistema de medida y
de cálculo automático de los datos registrados.
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- Las figuras 3, 4 y 5 son gráficos que ilustran las
medidas respectivas de :
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- la evolución de la potencia potencial de
gravitación (en watts) en función del
tiempo (en segundos), correspondiente
a la medida de la potencia vertical instantánea desarrollada por el utilizador.
- la evolución de la potencia cinética de
translación (en watts) en función del
tiempo (en segundos) correspondiente
a la medida de la potencia horizontal
instantánea desarrollada por el utilizador.
- la evolución de la potencia mecánica
externa instantánea (en watts) en
función del tiempo (en segundos),
siendo la suma de las dos medidas anteriores.
Con el fin de hacer más concreto todavı́a el
objeto de la invención, se le describe ahora de
una manera no limitativa ilustrada en las figuras
de los dibujos.
La cinta de entrenamiento ergométrica según
la invención ha sido establecida a partir de un
concepto de funcionamiento diferente al tipo anterior, o sea que es el corredor mismo quien pone en
movimiento y arrastra la cinta de entrenamiento,
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pudiendo de este modo modular a voluntad los
diferentes efectos o situaciones de carrera buscados.
Para tal efecto, la cinta de entrenamiento está
referenciada en su conjunto por (1) y comprende
una cinta sin fin dispuesta en tensión entre dos
rodillos (2), estos se encuentran convenientemente
posicionados y mantenidos por unos soportes (3)
sobre un chasis portador (4) . La parte superior
de la cinta de entrenamiento está mantenida a
su vez por una placa o soporte (18) asociada al
chasis.
El corredor (C) se mantiene sobre la parte superior de la cinta y está sujeto en posición fija mediante un cinturón (5) fijado alrededor de su cintura, habiéndose solidarizado dicho cinturón por
el lado de la espalda del utilizador a una barra de
mantenimiento (6). Esta última es articulada en
una de sus extremidades (6.1) a la parte superior
de una consola (7) vertical en la parte trasera del
chasis portador (4). La articulación de la barra
permite desplazamientos verticales y horizontales
del utilizador pero no sus desplazamientos frontales, es decir hacia adelante o hacia atras en el
sentido del desplazamiento de la cinta.
Unos captadores montados sobre la cinta de
entrenamiento y en la barra de mantenimiento
están conectados a un dispositivo de registro
(7) de tipo por ejemplo de interface electrónico
y permiten obtener señales electrónicas (tensión
analógica) correspondientes a los datos siguientes
:
- la fuerza de tracción horizontal del sujeto o
corredor.
- la velocidad de la cinta de entrenamiento
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- el desplazamiento vertical del sujeto o corredor
- la potencia vertical instantánea suministrada por el sujeto o corredor
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- la potencia horizontal instantánea suministrada por el sujeto o corredor
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- la potencia total instantánea suministrada
por el sujeto o corredor
- la potencia vertical instantánea suministrada (PV) es la consecuencia de los levantamientos y agachamientos sucesivos del corredor:
PV = M · g · Vv
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- velocidad de la cinta de entrenamiento
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- fuerza de tracción horizontal del corredor
- desplazamiento vertical del corredor.
El cálculo de la velocidad de la cinta de entrenamiento arrastrada por el utilizador está realizado por una señal generada por un dispositivo
de tipo codificador óptico (8) asociado a un convertidor frecuencia-tensión montado en el eje de
uno de los cilindros de reenvı́o y de arrastre de la
cinta. El cálculo de las fuerzas horizontales ejercidas por el corredor o utilizador se realiza a partir
de una señal generada por un dispositivo (9) de
tipo captador de fuerza por ejemplo de calibres
de esfuerzo montado sobre la barra de mantenimiento.
El cálculo del desplazamiento vertical del corredor se realiza a partir de una señal generada
por un dispositivo (10) por ejemplo de tipo potenciómetro situado en el eje de rotación de la
barra de mantenimiento.
Los diferentes dispositivos (8, 9 y 10) son conectados al interface electrónico (7) citado anteriormente que permite en unión con los trazadores
(11, 12 y 13) imprimir y visualizar los resultados
comprobados.
En variante, según la figura 2, la adquisición
y el tratamiento de los datos puede efectuarse sobre un ordenador (14) por medio de un interface
analógico digital (15) y un programa adaptado.
El interface y el programa permiten entonces calcular y visualizar los datos siguientes en función
del tiempo.
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donde M es la masa del sujeto en kilogramos
g es la aceleración de la gravedad
(9,81 m/s/s)
Vv es la velocidad vertical del sujeto en m/s
- La potencia horizontal (Ph) instantánea suministrada por el sujeto es la consecuencia
de la velocidad y las fuerzas horizontales
que se producen durante la carrera.
Ph = Fh · Vh
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donde Fh es la fuerza horizontal producida en Newton
Vh es la velocidad horizontal del
sujeto en m/s
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- La potencia total instantánea suministrada
(Pt) es la suma de la potencia horizontal
instantánea suministrada más la potencia
vertical instantánea suministrada
Pt = Pv + Ph
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Los gráficos de las figuras 3, 4 y 5 ilustran
ciertas medidas efectuadas en un sujeto.
Según otra disposición caracterı́stica de la
invención, la cinta de entrenamiento puede ser
arrastrada a titulo complementario por un motor
(16) cuyo par sea constante de forma que se compensen más o menos las fuerzas de frotamiento
mecánico, al ser libre la velocidad del motor. El
nivel del par motor es ajustable por un sistema
de servomando en par. Debe notarse que el valor
de compensación del par motor puede ser establecido para un valor cercano de cero que compense
sencillamente las fuerzas de frotamiento o alcanzar un valor que pueda llegar hasta 2 o 10 veces
en aumento o en disminución de éstas últimas.
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De este modo cuando hay una simple compensación de las fuerzas de frotamiento, nos encontramos en las mismas condiciones que una pista
normal.
- Si el par motor es superior a las fuerzas de
frotamiento hasta un valor de 2 a 10 veces
éstas últimas, el sujeto debe retener principalmente la cinta de entrenamiento asegurando de este modo un entrenamiento de
tipo excéntrico que permite la sobrevelocidad.
- Si el par motor es inferior a las fuerzas de
frotamiento hasta un valor de 2 a 10 veces
las mismas, habrá entonces aumento de la
dureza de la cinta para su arrastre, teniendo
por consecuencia un entrenamiento de tipo
concéntrico que exige una sobrepotencia del
utilizador, es decir un esfuerzo superior de
éste último.
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De esta última situación resulta, de una ma25
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nera bastante ventajosa, que la cinta de entrenamiento ergométrica permite entrenar a un sujeto
en condiciones de medioambiente superiores a las
reales existentes en pista y por consiguiente obtener al final resultados superiores y mejorar la velocidad o la potencia máxima del sujeto. Esto es
particularmente ventajoso para un entrenamiento
de carreras rápidas de tipo sprint.
La modulación del par motor y su acción sobre la cinta de entrenamiento se obtiene gracias
a medios mecánicos clásicos, al alcance de los expertos en la materia.
La invención encuentra numerosas ventajas.
La cinta de entrenamiento ergométrica permite
hacer variar y a voluntad la velocidad, las fuerzas
y las potencias suministradas durante la carrera.
Ofrece posililidades de medidas y de análisis biomecánicos imposibles de obtener sobre las cintas
de entrenamiento clásicas.
Ofrece nuevas perspectivas de entrenamiento
e investigación. Particularmente es posible un
entrenamiento de carrera, con posibilidad de variación de la potencia de la carrera.
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de los siguiente datos:
REIVINDICACIONES
1. Cinta de entrenamiento ergométrica perfeccionada, de tipo que comprende una cinta sin
fin dispuesta en tensión entre dos rodillos (2) posicionados y mantenidos sobre un chasis portador
(4), el corredor se encuentra en acción sobre la
parte superior de la cinta y se mantiene él mismo
por una placa soporte (18) asociada al chasis, un
motor (16) arrastra la cinta y el corredor asegura él mismo el movimiento y el arrastre de la
cinta de entrenamiento modulando y regulando
por sı́ mismo la velocidad de desfile de la cinta,
caracterizado porque el corredor está sujeto a
un cinturón (5), el cual a su vez está asociado
por unos dispositivos (6) al chasis portador de
la cinta, teniendo libertad de movimientos en los
planos vertical y lateral y no en el plano frontal o de desplazamiento de la cinta y por que se
han dispuesto unos dispositivos de medida sobre
el dispositivo (6) de sujeción y de unión del corredor y sobre la cinta de entrenamiento que permiten el registro y el cálculo de ciertos parámetros
como son la potencia vertical instantánea y la
potencia horizontal instantánea del corredor, dicho motor podrá actuar a tı́tulo complementario
eventual para compensar más o menos las fuerzas
de frotamiento mecánicas.
2. Cinta de entrenamiento según la reivindicación 1 caracterizada por que el dispositivo (6)
está constituido por una barra de mantenimiento,
habiéndose solidarizado una de sus extremidades
al cinturón y la otra (6.1) extremidad articulada
sobre una consola de apoyo (7) vertical dispuesta
en la parte trasera del chasis portador (4) de la
cinta. La articulación de la barra permite los desplazamientos verticales y horizontales del corredor.
3. Cinta de entrenamiento según cualquiera
de las reivindicaciones 1 o 2 caracterizada por
que los dispositivos de medida dispuestos en la
cinta de entrenamiento y la barra de mantenimiento están unidos a un dispositivo de registro (7) de tipo interface electrónico y permiten
obtener las señales electrónicas relativas a los
parámetros siguientes : velocidad de la cinta de
entrenamiento, fuerza de tracción horizontal del
corredor, desplazamiento vertical del corredor, dicho interface (7) se encuentra conectado a los trazadores (11, 12, 13) de impresión y registros de
datos.
4. Cinta de entrenamiento según cualquiera
de las reivindicaciones 1 o 2 caracterizada por
que los dispositivos de medida dispuestos en la
cinta de entrenamiento y la barra de mantenimiento están conectados a un dispositivo de registro de tipo interface analógico digital asociado
a un ordenador con programa adaptado y trazadores que permiten el cálculo y la visualización
8
- fuerza de tracción horizontal del corredor
- velocidad de la cinta de entrenamiento
5
- desplazamiento vertical del corredor
- potencia vertical instantánea suministrada
por el corredor
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- potencia horizontal instantánea suministrada por el corredor
- potencia total instantánea suministrada por
el corredor.
5. Cinta de entrenamiento, según cualquiera
de las reivindicaciones 3 o 4 caracterizada por
que la medida y cálculo de la velocidad de la cinta
de entrenamiento arrastrada por el corredor son
obtenidos por una señal generada por un medio
de tipo codificador óptico (8) asociado a un convertidor frecuencia-tensión montado sobre el eje
de uno de los medios de reenvı́o y arrastre de la
cinta.
6. Cinta de entrenamiento, según cualquiera
de las reivindicaciones 3 o 4 caracterizada por
que la medida y cálculo de las fuerzas horizontales
ejercidas por el corredor son obtenidos por una
señal generada por un medio (9) de tipo captador de fuerza por ejemplo de calibres de esfuerzo
montado sobre la barra de mantenimiento.
7. Cinta de entrenamiento, según cualquiera
de las reivindicaciones 3 o 4 caracterizada por
que la medida y cálculo del desplazamiento vertical del corredor se obtienen mediante una señal
generada por un dispositivo (10) por ejemplo de
tipo potenciómetro situado en el eje de rotación
y articulación de la barra de mantenimiento.
8. Cinta de entrenamiento, según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizada por
que la cinta puede ser arrastrada por un motor
(16) cuyo par sea constante y adaptado para compensar por valores superiores inferiores o iguales a
las fuerzas de frotamiento mecánicas, al ser libre
la velocidad del motor y el nivel del par ajustable.
9. Cinta de entrenamiento, según la reivindicación 8 caracterizada por que el valor del par
motor está establecido par un valor que compensa
las fuerzas de frotamiento.
10. Cinta de entrenamiento según la reivindicación 8 caracterizada por que el valor del
par motor está establecido para ser superior a las
fuerzas de frotamiento hasta 2 a 10 veces dichas
fuerzas.
11. Cinta de entrenamiento según la reivindicación 8 caracterizada por que el valor del par
motor está establecido para ser inferior a las fuerzas de frotamiento hasta 2 a 10 veces dichas fuerzas.
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