k OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS 19 k ES 2 044 506 kInt. Cl. : A63B 22/02 11 N.◦ de publicación: 5 51 ESPAÑA A61B 5/11 A61B 5/22 k TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA 12 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 86 86 87 87 k 54 Tı́tulo: Cinta de entrenamiento ergométrica perfeccionada. k 73 Titular/es: GIP Exercice -, Laboratoire de k 72 Inventor/es: Belli, Alain k 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: k k 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 1 2 044 506 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 2 5 10 15 20 25 30 2 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. 35 - 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. 40 - Las figuras 3, 4 y 5 son gráficos que ilustran las medidas respectivas de : 45 50 55 60 65 - 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, 3 2 044 506 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 5 - el desplazamiento vertical del sujeto o corredor - la potencia vertical instantánea suministrada por el sujeto o corredor 10 - la potencia horizontal instantánea suministrada por el sujeto o corredor 15 20 - 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 25 30 - velocidad de la cinta de entrenamiento 35 - 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. 4 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 40 donde Fh es la fuerza horizontal producida en Newton Vh es la velocidad horizontal del sujeto en m/s 45 50 - La potencia total instantánea suministrada (Pt) es la suma de la potencia horizontal instantánea suministrada más la potencia vertical instantánea suministrada Pt = Pv + Ph 55 60 65 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. 3 5 2 044 506 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. 5 10 15 20 De esta última situación resulta, de una ma25 30 35 40 45 50 55 60 65 4 6 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. 7 2 044 506 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 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - 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. 60 65 5 2 044 506 6 2 044 506 7 2 044 506 8