CN109069896B - 肌肉训练器以及用于生产所述肌肉训练器的方法 - Google Patents

肌肉训练器以及用于生产所述肌肉训练器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种肌肉训练器(1)，包括弯曲细长的第一弹簧元件和第二弹簧元件(10，11，12)，其中两个弹簧元件(10，11，12)被布置成它们的凹侧面向彼此，在它们的相应的端部区域(13)处具有接头元件(14)并且在它们的两个端部区域(13)处经由由所述接头元件(14)所形成的接头彼此连接。本发明的另一方面是提供一种用于生产这样的肌肉训练器(1)的方法。所述方法包括：使用至少一个注射模具通过注射成型生产所述第一弹簧元件(11)和所述第二弹簧元件(12)；通过将力作用在所述第一弹簧元件(11)的两个端部区域(13)上来使所述第一弹簧元件(11)弯曲和/或通过将力作用在所述第二弹簧元件(12)的两个端部区域(13)上来使所述第二弹簧元件(12)弯曲；将所述第二弹簧元件(12)插入到所述第一弹簧元件(11)内；以及终止将力作用在所述第一弹簧元件(11)和/或所述第二弹簧元件(12)上，其中所述第一弹簧元件(11)的接头元件(14)和所述第二弹簧元件(12)的接头元件(14)形成接头。

Description

肌肉训练器以及用于生产所述肌肉训练器的方法
技术领域
本发明涉及一种具有两个弹簧元件的肌肉训练器，并且涉及一种用于生产所述肌肉训练器的方法。
背景技术
在现有技术中已知多种类型的用于加强肌肉的肌肉训练器。例如，手训练器被用来加强手的肌肉。使用者向手训练器施加力，其中借助于弹性元件，手训练器生成相反的力。常规的手训练器使用金属弹簧作为弹性元件。这样的手训练器必须设置有合适的握把(Griff)，这使它们的设计和生产复杂。握把通常由不同的材料制成，例如由塑料制成。当这样的手训练器由使用者致动时，握把在所施加的负载下朝向彼此移动，并且当移除负载时，它们再次弹回到开始位置。
实用新型DE 20 2014 009 325 U1公开了一种手训练器，该手训练器由一个相对挠曲刚性的表面元件和一个弹性元件制成，其中该弹性元件具有一个用于拇指的座(Aufnahme)，并且该挠曲刚性表面元件具有另外的手指座。以这样的方式使除了拇指以外的手指进入相对于拇指固定的位置。因此，该训练设备允许有针对性地训练拇指的肌肉。手肌肉的其他部分不能够被训练。
公开说明书DE 10 2012 108 655 A1描述了一种具有弹性元件的健身器械，其中所述弹性元件包括聚氨酯。几个弹性元件可以在健身器械中彼此连接，从而产生相应的更刚性的弹性元件。然而，此连接需要一个固定联合，该固定联合占据了相当大的空间。此外，当施加负载时，在连接处出现高水平的材料应力。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有紧凑结构并且易于生产的肌肉训练器。本发明的一个另外的目的是确保将在致动时出现在肌肉训练器中的材料应力保持尽可能低。在这种情况下，致动所需的力和由此产生的变形应优选地与常规肌肉训练器相当。
提出了一种肌肉训练器，所述肌肉训练器包括弯曲细长的第一弹簧元件和第二弹簧元件，其中两个弹簧元件被布置成它们的凹侧面向彼此，在它们的相应的端部区域处具有接头元件并且在它们的两个端部区域处经由由所述接头元件所形成的接头彼此连接。
两个弹簧元件的形状例如可以设计为大体上矩形板，其中该矩形板具有长边和短边。端部区域被布置在长边的端部处。该矩形板是弯曲的，其中曲率轴平行于短边并且垂直于长边延伸。不管弹簧元件的曲率如何，与短边平行的方向被视为横向方向，与长边平行的方向被视为纵向方向，并且垂直于该板的表面的方向被视为竖直方向。弹簧元件的此形状也可以被描述为垂直圆柱区段，其中垂直圆柱区段的基面设计为大体上新月形
Figure GDA0002815593550000021
的。与新月形状的两端的连接部平行的方向被指定为纵向方向，并且垂直于圆柱的基面的方向被指定为横向方向。竖直方向既垂直于纵向方向又垂直于横向方向。在此形状描述情况下，弹簧元件的两个端部区域被布置在新月形状的端部处。
该肌肉训练器包括两个这样的细长弯曲的弹簧元件，所述弹簧元件在该肌肉训练器中以一种方式相对于彼此布置，使得它们的凹侧面向彼此。两个弹簧元件在它们的端部处通过接头彼此连接。该肌肉训练器优选地由恰好两个弹簧元件组成。
弹簧元件中的每个在其两个端部区域处具有一个接头元件，其中所述第一弹簧元件的相应的接头元件与所述第二弹簧元件的对应的接头元件一起形成接头。如此形成的两个接头以一种方式连接两个弹簧元件，使得当通过平行于竖直方向作用的力致动该肌肉训练器时，两个弹簧元件之间的连接部有利地不经受弯曲负载和弯曲应力或仅经受非常略微的弯曲负载和弯曲应力。最大弯曲负载被施加到弹簧元件的位于两个端部区域之间的中心处的部分。术语“弯曲应力”表示材料中的机械应力。弹簧元件优选地以一种方式设计，使得弯曲应力沿着弹簧元件的长度维持大致恒定。术语“弯曲负载”表示弯曲力矩，其从弹簧元件的中心朝向边缘减小。
当致动该肌肉训练器时，由弹簧元件生成相反的力，并且该肌肉训练器的使用者必须抵抗此相反的力。该相反的力的大小由弹簧元件的形状和所使用的材料确定，并且取决于使用该肌肉训练器锻炼的肌肉。该肌肉训练器优选地被设计为手训练器。
一个弹簧元件的壁厚度优选地在纵向方向查看(即，沿着从一端到另一端的长度)是变化的，其中优选地在中心处达到最大壁厚度。最大壁厚度优选地在2mm至8mm的范围内，特别优选地在3mm至6mm的范围内。最小壁厚度优选地在0.5mm至5mm的范围内，特别优选地在1mm至3mm的范围内。由于壁厚度的变化，弹簧元件可以被制成为在出现最大弯曲负载的区域中最强。
替代地或附加地，弹簧元件的宽度(即，短边的长度)在纵向方向上查看时可以是变化的。弹簧元件优选地在中心处具有其最大宽度。根据预期用途，最大宽度优选地位于20mm至150mm的范围内。在用作手训练器时，最大宽度优选地在20mm至50mm的范围内，并且特别优选地在25mm至35mm的范围内。最小宽度优选地位于5mm至100mm的范围内。在用作手训练器时，最小宽度优选地位于5mm至25mm的范围内，并且特别优选地位于10mm至20mm的范围内。如果不存在宽度的变化，则弹簧元件的宽度优选地被选择在20mm至150mm的范围内，或在用作手训练器时，优选地在20mm至50mm的范围内。第一弹簧元件和第二弹簧元件优选地具有相同的宽度或相同的宽度轮廓。
弹簧元件的长度(即，在纵向方向上的范围)优选地位于150mm至350mm的范围内，或在用作手训练器时，特别优选地在180mm至230mm的范围内。
优选地，以一种方式致动该肌肉训练器，使得将力作用在弹簧元件的表面的中心的区域中。为此目的，优选的是，在弹簧元件中的每个上形成一个力引入区域，使得该肌肉训练器更易于使用者使用或抓握。在将该肌肉训练器设计为手训练器的情况下，力引入区域优选地被设计为抓握区域。
该肌肉训练器的最大弹簧力通过选择弹簧元件的几何形状和通过选择弹簧元件的材料来设定，并且优选地位于40N至300N的范围内，并且特别优选地位于50N至100N的范围内。当通过力的作用弹簧元件以一种方式变形使得弹簧元件在弹簧元件的表面的中心的区域中彼此接触时，达到最大弹簧力。在此状态下，弹簧元件的曲率大体上被变形抵消。在致动该肌肉训练器时的最大可能变形由两个弹簧元件之间的最大距离限定，并且由弹簧元件的曲率预先确定。两个弹簧元件之间的最大距离优选地位于20mm至200mm的范围内，或在用作手训练器时，特别优选地位于50mm至100mm的范围内。通过在两个弹簧元件的力引入区域之间引入的挡块
Figure GDA0002815593550000041
也可以限制最大弹簧力和最大弹簧变形(例如，为了在用作手训练器时实现更舒适的操作)。在此情况下，即使在施加最大弹簧力时，弹簧元件的曲率也未被完全抵消。
所述第一弹簧元件的接头元件优选地被设计为接片(Lasche)，其中所述接片在所述第一弹簧元件的凹侧的方向上弯曲并且至少部分地包封所述第二弹簧元件的接头元件。
在邻接弹簧元件的区域中，与弹簧元件的曲率相比，所述接片具有小弯曲半径，并且在不弯曲或仅略微弯曲的区域中终止。具有小弯曲半径的区域形成用于第二弹簧元件的接头元件的轴承。第二弹簧元件的接头元件被可旋转地安装在第一弹簧元件的接头元件或接片中，使得当致动该肌肉训练器时，第二弹簧元件的接头元件可以执行相对于第一弹簧元件的接头元件的旋转移动。当致动该肌肉训练器时，此相互活动性避免或最小化接头的区域中的弯曲应力。
所述第二弹簧元件的接头元件优选地实施为倒圆的，并且所述第一弹簧元件的接头元件包括具有对应的曲率的座(Aufnahme)。
所述第一弹簧元件的接头元件优选地被形成为卡扣元件，并且所述第二弹簧元件的接头元件被形成为闩锁元件，其中所述闩锁元件被容纳在所述卡扣元件内。在此，所述闩锁元件和所述卡扣元件都代表一起允许所述第一弹簧元件和所述第二弹簧元件之间的卡扣连接的功能元件。所述卡扣元件代表在所得到的形状配合连接中至少部分地包封被指定为闩锁元件的功能元件的功能元件。所述形状配合连接限制所述第一弹簧元件的相应的接头元件和所述第二弹簧元件的相应的接头元件之间的相对移动，使得两个弹簧元件的意外分离被抑制或变得困难。
所述卡扣元件和所述闩锁元件优选地实施为圆柱形的。所述闩锁元件可以被设计为竖直的圆形圆柱体的形式，并且所述卡扣元件可以被设计为具有作为基面的圆形环区段的圆柱体，其中来自所述圆形环的切口(Ausschnitt)优选地大于180°。因此，所述闩锁元件以一种方式被所述卡扣元件包封，使得所述卡扣元件必须被弹性地变形，以释放或产生卡扣连接。
优选地，在每种情况下，所述第一弹簧元件的接头元件与所述第二弹簧元件的接头元件建立形状配合连接，该形状配合连接防止第一弹簧元件相对于第二弹簧元件的侧向移动。侧向移动在此被视为平行于为弹簧元件限定的横向方向的移动。
所述形状配合连接优选地在每种情况下通过所述第二弹簧元件的接头元件上的至少一个突出部形成，所述突出部在每种情况下接合在所述第一弹簧元件的接头元件上的对应的开口内或对应的凹处内。所述突出部大体上在平行于纵向方向的方向上定向，使得所得到的形状配合连接防止所述第一弹簧元件和所述第二弹簧元件的对应的接头元件在平行于横向方向的方向上的相对移动。
相应的所述第一弹簧元件的接头元件和所述第二弹簧元件的接头元件之间的形状配合连接优选地通过弹簧元件在它们的宽度上的壁厚度的变化来形成。
壁厚度的这样的变化可以突然发生，其中例如，所述第一弹簧元件在其每个接头元件的区域中具有肋，所述肋接合在所述第二弹簧元件的接头元件的区域中的对应的凹槽内。
替代地或附加地，在第一弹簧元件的宽度看到的、第一弹簧元件的壁厚度可以连续地变化，其中该壁厚度例如在中心处最大并且朝向侧边缘减小。在第二弹簧元件的宽度看到的、所述第二弹簧元件的壁厚度相应地也具有变化，其中壁厚度在中心处最小并且朝向侧边缘增加。在此，接头元件被视为弹簧元件的一部分，使得所描述的壁厚度变化可以在弹簧元件的接头元件处发生。
所提出的肌肉训练器的接头牢固地连接两个弹簧元件，使得不发生弹簧元件的不希望的分离。在优选实施方案中，成对的接头元件的相对移动在所有三个空间方向上受到抑制，其中在致动该肌肉训练器时仍然可以进行旋转移动。借助于此旋转移动，在端部区域中有利地大体上避免了在致动该肌肉训练器时的弯曲应力。接头有利地是紧凑的并且占据很小空间。
该肌肉训练器优选地被实施成一件式或该肌肉训练器优选地由两件组成，其中每件包括弹簧元件中的一个。第一弹簧元件和第二弹簧元件优选地都被实施为没有底切部。这允许通过注射成型简单地生产弹簧元件。有利地，该模具不需要可移动的滑块，使得允许节约成本的生产。
优选地，标签(Beschriftung)可以通过凸起或凹陷设置在肌肉训练器上。在此特别优选的是，在所述第二弹簧元件的凸侧上通过凸起或凹陷施加标签，因为以此方式不会产生底切部，并且如前所述，仍能够通过注射成型来特别简单且节约成本地制造。
如果该肌肉训练器被实施成一件式，则该肌肉训练器的两个弹簧元件优选地通过布置在弹簧元件的每个凸侧上的弹性弧彼此连接。所述弹性弧在此允许该肌肉训练器被制造成一件式，其中在制造时接头元件还不需要被组装成接头。所述弹性弧允许两个弹簧元件相对于彼此移动，使得在制造之后，例如通过注射成型，可以使相应的接头元件组装成接头。
两个弹簧元件优选地由热塑性塑料生产。该热塑性塑料优选地选自聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)和聚丙烯(PP)。
为了实现良好的滑动特性，在接头元件相对于彼此移动期间仅产生低摩擦并且不生成噪音的情况下，应将不同的材料分别用于两个弹簧元件。例如，弹簧元件中的一个由聚甲醛(POM)制造，而另一弹簧元件由与其不同的热塑性材料制造。然而，此方法的缺点是两个弹簧元件可能具有不同的特性，特别是收缩。
作为对此的一个替代方案，两个弹簧元件可以由相同的热塑性材料制造，其中使用摩擦学改性的热塑性材料。特别地，摩擦学改性的聚甲醛(POM)适合于此目的。为了优化材料的摩擦学特性，为此目的通常将硅油作为添加剂添加到POM。合适的摩擦学改性的POM可以以Ultraform N 2320 003 TR的名称获得。在此实施变体中，两个弹簧元件优选地由摩擦学改性的POM制造。这具有以下优点：在制造过程期间的变形或收缩同等地影响两个弹簧元件，使得弹簧元件可以被组装，以容易地并且以准确配合的方式组装成该肌肉训练器。
弹簧元件的塑料可以是增强的或未增强的，其中纤维增强塑料可以具有高达60重量％的纤维含量。合适的纤维选自例如玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维。纤维可以作为短纤维、长纤维或“连续纤维”存在。弹簧元件的刚性从而该肌肉训练器的刚性可以通过纤维含量有针对性地受到影响。
优选地通过选择热塑性材料中的纤维含量来调节弹簧元件的相反的力，其中所述纤维含量被选择在1重量％至50重量％的范围内。
此外，塑料可以根据需要含有其他添加剂。
弹簧元件的力引入区域优选地分别包括一个力引入元件。该力引入元件(在用作手训练器的情况下是抓握元件)可以由与弹簧元件的材料不同的材料制成。为了实现使用者可接受的触觉，优选地使用与弹簧元件的材料相比柔软的材料。例如，所述抓握元件由聚氨酯泡沫或泡沫热塑性弹性体(TPE)生产。
所述力引入元件优选地在弹簧元件的凹侧上具有垫片，所述垫片限制该肌肉训练器的弯曲。
本发明的另一方面提供一种用于生产这样的肌肉训练器的方法。为此，提出了一种包括以下步骤的方法：
a)使用至少一个注射模具通过注射成型生产所述第一弹簧元件和所述第二弹簧元件，
b)通过将力作用在所述第一弹簧元件的两个端部区域上来使所述第一弹簧元件弯曲和/或通过将力作用在所述第二弹簧元件的两个端部区域上来使所述第二弹簧元件弯曲，
c)将所述第二弹簧元件插入到所述第一弹簧元件内，
d)终止将力作用在所述第一弹簧元件和/或所述第二弹簧元件上，其中所述第一弹簧元件的接头元件和所述第二弹簧元件的接头元件形成接头。
在该方法的步骤a)中，两个弹簧元件通过注射成型来生产。有利地，两个弹簧元件不具有任何底切部，使得所使用的至少一个注射模具不具有滑块。因此，可以特别简单地并且节约成本地制造注射模具。
在生产两个弹簧元件之后，接头尚未组装在一起。为了将第二弹簧元件的相应的接头元件插入到第一弹簧元件的对应的接头元件内，在步骤b)中，将力施加在所述第一弹簧元件和/或所述第二弹簧元件上。从而，使所述第一弹簧元件弯曲，其中它的曲率减小和/或使所述第二弹簧元件更明显弯曲，使得可以根据步骤c)将所述第二弹簧元件插入到所述第一弹簧元件内。此后，终止将力作用在所述第一弹簧元件和/或所述第二弹簧元件上(步骤d))。一个或多个弹簧元件弹回到它们相应的开始位置，其中建立形状配合连接并行形成接头。该肌肉训练器准备好以供使用。
如果弹簧元件的力引入区域具有由与弹簧元件的材料不同的材料制成的力引入元件，则在步骤a)中，在生产弹簧元件之后，将弹簧元件插入或移动到另外的模具内以产生抓握元件，或通过拉回滑块，生成用于生产力引入元件的对应模具。然后可以将力引入元件注射到弹簧元件上。
替代地，力引入元件也可以被单独生产，并且然后形状配合地、力配合地和/或材料配合地连接到弹簧元件。
本发明的另一方面涉及所描述的肌肉训练器之一作为手训练器、臂训练器或腿训练器的用途。实施例
生产了多种被设计为手训练器的肌肉训练器，所述肌肉训练器各自具有相同的几何尺寸。用于弹簧元件的热塑性塑料在每种情况下都变化，以生产具有不同刚性或不同弹簧力的手训练器。聚甲醛(POM)被用作热塑性塑料，其中POM在一个实施例中是未增强的，并且在其他五个实施例中是用不同含量的玻璃纤维增强的。
所产生的弹簧元件具有弯曲细长形状，其中弹簧元件的宽度在端部处是25mm，并且在弹簧元件的中心处是19mm。没有力作用时弹簧元件的长度(作为两端部之间的直接连接线测量的)是204mm。材料的壁厚度在端部处是2.5mm，并且在中心处是5mm。弹簧元件的曲率被设定为使得在组装状态下，两个弹簧元件在中心处彼此相距59mm。
为了计算在肌肉训练器使用期间弹簧元件的相反的力，首先必需确定多种塑料材料的弹性模量。为了测量塑料的弹性模量，生产了试样，并且在根据ISO 527-2：1993的拉伸测试中，在限定的测试速度下测量力和长度改变。对具有不同玻璃纤维含量的聚甲醛(POM)制成的试样执行拉伸测试，其中确定的描述试样的刚性的弹性模量被列于表1中。这些弹性模量各自都是以1mm/min的测试速度确定的。
Figure GDA0002815593550000091
(表1)
拉伸测试示出，通过添加5重量％-25重量％的玻璃纤维，材料的弹性模量可以从对于非增强材料的2700MPa增加到对于用25重量％的玻璃纤维含量增强的材料的8800MPa。
计算表明，玻璃纤维含量为25重量％的弹簧元件已经太硬挺，而不能用作手训练器。因此，用于手训练器的弹簧元件由非增强材料和由五种具有不同玻璃纤维含量的材料生产。在每种情况下，将两个具有相同纤维含量的弹簧元件组装成手训练器，并且确定所生产的手训练器的刚性。为此目的，将手训练器放置在测试器械中，其中通过冲头在一个弹簧元件的力引入区域上竖直地施加力。另一弹簧元件放在桌子上，使得通过施加的力将手训练器逐渐按压在一起。测量手训练器的变形行程和施加的力。
五个测试的手训练器的测量结果被示出在图15中。在图15的图表中，将变形行程以mm为单位绘制在X轴上，并且将力以N为单位绘制在Y轴上。
从图15中的力-行程曲线可以看到，在短变形行程的情况下，手训练器呈现略微非线性的特性，其中在具有由纤维增强材料制成的弹簧元件的手训练器中，为限定变形所需的力随着纤维含量的增加而恒定地增加。由非增强材料制成的手训练器具有更强的非线性特性，使得多达大约3mm变形的变形所需的力最初大致与在纤维含量为10重量％的手持训练器的情况时一样高。在10mm的变形行程处，由非增强材料制成的手训练器的变形所需的力对应于纤维含量为5重量％的手训练器的变形所需的力。在10mm以上，所有由纤维增强材料制成的手训练器比由非增强材料制成的手训练器具有更大的所需的力。
手训练器的刚性被限定为力/行程曲线的斜率。由于略微的非线性，刚性随着变形行程的增加而略微减小。
在最大测量变形量为20mm的范围内评估15mm至20mm变形行程的范围的刚性。对于测试的手训练器确定的刚性被示出在表2中。
Figure GDA0002815593550000101
(表2)
附图说明
在图中示出了本发明的实施例，并且在以下描述中更详细地解释了本发明的实施例。
图1在前视图中示出了肌肉训练器的第一实施方案，
图1a在前视图中示出了将第一实施方案的肌肉训练器配置为具有抓握元件的手训练器，
图2在仰视图中示出了第一实施方案的肌肉训练器，
图3在仰视图中示出了肌肉训练器的一个另外的实施方案，
图4示出了第一弹簧元件的第一实施方案的立体视图，
图5示出了第二弹簧元件的第一实施方案的立体视图，
图6示出了第一弹簧元件的第二实施方案的立体视图，
图7示出了第二弹簧元件的第二实施方案的立体视图，
图8示出了第一弹簧元件的第三实施方案的立体视图，
图8a在前视图中示出了第一弹簧元件的第三实施方案，
图9示出了第二弹簧元件的第三实施方案的立体视图，
图10示出了第二弹簧元件的第三实施方案的一个变体的立体视图，
图11示出了第一弹簧元件和第二弹簧元件的第四实施方案，
图12在前视图中示出了手训练器的一件式实施方案，
图13在俯视图中示出了手训练器的一件式实施方案，
图14示出了用于确定肌肉训练器的刚度的测试布置，以及
图15示出了手训练器的各种实施例的力-行程图表。
具体实施方式
在本发明的实施例的以下描述中，相同或类似的元件由相同的附图标记表示，其中在个别情况下省略对所述元件的重复描述。附图仅示意性地描述本发明的主题。
图1在前视图中示出了肌肉训练器1的第一实施方案。肌肉训练器1包括两个细长弯曲的弹簧元件10，即第一弹簧元件11和第二弹簧元件12。
在该前视图中，两个弹簧元件10是新月形的，其中在每种情况下，接头元件14被布置在相应的端部区域13处。两个弹簧元件10在手训练器1中以一种方式相对于彼此布置，使得它们的凹侧面向彼此。
在示出的实施例中，第一弹簧元件11的接头元件14被实施为弯曲接片16，其中接片16的直接邻接第一弹簧元件11的区域在与弹簧元件11相同的方向上弯曲，但是具有小得多的弯曲半径。接片16在不具有曲率的区域中终止。
在示出的实施例中，第二弹簧元件12的对应的接头元件14被实施为辊18，其中辊18的半径大体上对应于接片16的弯曲半径。辊18被定向成它们的轴线平行横向方向，并且每个辊18邻接第二弹簧元件12的一端。接片16形成轴承，辊18被可旋转地安装在该轴承内。在另外的实施变体中，代替作为第二弹簧元件12的接头元件14的辊18，例如第二弹簧元件12的端部区域13可以是倒圆的，其中倒圆半径优选地对应于接片16的弯曲半径。
在中心处，弹簧元件10具有力引入区域50。当致动肌肉训练器1时，力F相对于弹簧元件10垂直地作用在力引入区域50上。以此方式，弹簧元件10弹性地弯曲。由于接头元件14允许旋转，所以在弹簧元件10的端部区域13处不出现弯曲应力或仅出现非常略微的弯曲应力。最大弯曲负载出现在弹簧元件10的中心处，并且在边缘区域(Randbereich)13的方向上减小。因此，优选的是，使弹簧元件10的壁厚度根据弯曲负载改变，其中弹簧元件10在中心处具有它们的最大壁厚度20，并且壁厚度朝向端部区域13减小，使得弹簧元件10在端部区域13处具有它们的最小壁厚度22。弹簧元件10的纵向范围由图1中的附图标记28指示。
图1a在前视图中示出了将肌肉训练器1配置为具有力引入元件52的手训练器，其中力引入元件52被设计为抓握元件。图1a中示出的手训练器对应于参考图1描述的肌肉训练器1，但弹簧元件10各自在力引入区域50处具有抓握元件形式的力引入元件52。抓握元件优选地由与弹簧元件10的材料不同的材料制成。为了改善触觉，在此优选地选择与弹簧元件10的材料相比柔软的材料。例如，抓握元件52可以由泡沫聚氨酯制成。
通过选择弹簧元件10的几何形状和通过选择弹簧元件10的材料来设定肌肉训练器1的弹簧作用，以这样的方式使得最大弹簧力位于适合于用作手训练器的范围内。为此目的，最大弹簧力优选地被设定为使得它位于40N至150N的范围内。最大弹簧力特别优选地位于50N至100N的范围内。
图2在仰视图中示出了参考图1描述的第一实施方案的肌肉训练器1。
在此仰视图中，结合图1中的前视图，可以看出，弹簧元件10的形状可以被描述为竖直圆柱区段，该竖直圆柱区段具有在图1中可见的新月形基面。在该仰视图中，同样将看出，第一弹簧元件11的接片16至少部分地包封第二弹簧元件12或其对应的接头元件14(图2中不可见；参见图1)。
图3在仰视图中示出了手持训练器1的一个其他的实施方案。如已经参考图1描述的，肌肉训练器1具有两个弹簧元件10，这两个弹簧元件在它们的端部区域13处经由接头元件14彼此连接。作为壁厚度的变化的补充或替代，在图3的实施方案中，设置了弹簧元件10的宽度沿着纵向范围28变化。由于最大的弯曲负载出现在弹簧元件10的中心处，所以弹簧元件10在中心处优选地具有最大宽度26。该宽度在边缘区域13的方向上减小，使得弹簧元件10的最小宽度24存在于边缘区域13处。
图4示出了第一弹簧元件11的第一实施方案的细节的立体视图。如已经参考图1描述的，第一弹簧元件11在其每个端部区域13处具有接片16形式的相应的接头元件14，其中在图4中仅一个端部区域13是可见的。接片16以一种方式布置使得第一弹簧元件11平滑地过渡到接片16中。接片16在第一弹簧元件11的凹侧的方向上弯曲。接片16具有一个强曲率区域，该强曲率区域邻接第一弹簧元件11并且在其另一端部处在没有曲率的区域中终止。
在图4的视图可以看出，接片16的宽度小于第一弹簧元件11的宽度。凹处32位于接片16的两侧上，其中在弹簧元件11的宽度上查看，接片16被布置在中心位置。
图5示出了第二弹簧元件12的第一实施方案的细节的立体视图。在其端部区域13处，第二弹簧元件12具有接头元件14，该接头元件被设计为辊18。在与弹簧元件12相对的一侧上，两个突出部30邻接接头元件14。突出部30的定向以一种方式被选择使得它们被布置在第二弹簧元件12的直接延伸部中。凹处32位于两个突出部30之间。凹处32的尺寸且特别是宽度被选择成使得图4中所示出的第一弹簧元件11的接片16可以接合在两个突出部30之间的凹处32中，从而建立形状配合连接，该形状配合连接防止在横向方向上第一弹簧元件11和第二弹簧元件12之间的相对移动。由于辊18被附加地安装在接片16内，所以该形状配合连接还防止在竖直方向上第一弹簧元件11和第二弹簧元件12之间的相对移动。
图6示出第一弹簧元件11的第二实施方案的细节的立体视图。如已经参考图1和图4描述的，第一弹簧元件11在其在图6中可见的端部区域13处具有接片16形式的接头元件14，该接片在第一弹簧元件11的凹侧的方向上弯曲。接片16具有一个强曲率区域，该强曲率区域邻接第一弹簧元件11并且在其另一端部处在没有曲率的区域中终止。
在图6中示出的实施例中，接片16的宽度对应于第一弹簧元件11的宽度，并且接片16以一种方式被布置使得第一弹簧元件11平滑地过渡到接片16中。在接片16的最强曲率区域中，接片16具有开口34。在第一弹簧元件11的宽度上看，开口34被布置在中心。
图7示出了第二弹簧元件12的第二实施方案的立体视图的细节。在示出的实施方案中，第二弹簧元件12在其每个端部区域13处具有一个接头元件14，该接头元件被设计为倒圆部36。倒圆部36的曲率半径在此优选地对应于第二弹簧元件12在相应的端部处的壁厚度的一半，使得在第二弹簧元件12和倒圆部36之间存在平滑过渡。
在其端部区域13处，第二实施方案的第二弹簧元件12在每种情况下具有一个突出部30，该突出部的宽度大致对应于图6中示出的第一弹簧元件11的第二实施方案的开口34的宽度。在肌肉训练器1的组装状态下，形状配合连接被形成在突出部30和开口34之间，所述形状配合连接抑制在平行于横向方向的方向上和平行于竖直方向的方向上第一弹簧元件11和第二弹簧元件12之间的相对移动。在此情况下，倒圆部36被安装在由接片16形成的轴承内。开口34的高度优选地实施为大于突出部30的厚度，以在致动肌肉训练器时允许在所形成的轴承内的枢转移动。
图8示出了第一弹簧元件的第三实施方案的立体视图的细节，并且图8a在前视图中示出了第三实施方案的第一弹簧元件11。
如已经参考图1和图4描述的，第一弹簧元件11在图8中可见的其端部区域13处具有接片16形式的接头元件14，该接片在第一弹簧元件11的凹侧的方向上弯曲。接片16具有一个强曲率区域，该强曲率区域邻接第一弹簧元件11并且在其另一端部处在没有曲率的区域中终止。
肋38被布置在每个接片16的面向第一弹簧元件11的凹侧的表面上。肋38仅在图8a的前视图中可见。肋38优选地相对于第一弹簧元件11的宽度布置在中心。肋38表示第一弹簧元件11的接片16的区域中的壁厚度的突然改变。肋38优选地建立与第二弹簧元件12的接头元件14的对应的凹槽40的形状配合连接。作为设置肋38的补充或替代，可以设置，相对于接片16的宽度，壁厚度从边缘开始在肋38的方向上连续地增加或减小。
图9示出了第二弹簧元件12的第三实施方案的立体视图的细节。
图9的第二弹簧元件12在其端部区域13处具有接头元件14，该接头元件被实施成两个截头圆锥42的形式。两个截头圆锥42以一种方式布置使得截头圆锥42的顶表面面向彼此。截头圆锥42的圆锥轴线被定向成平行于横向方向。位于两个截头圆锥42之间的是凹槽40形式的自由空间，该凹槽可以与第一弹簧元件11的肋38一起形成形状配合连接。圆锥轴线与截头圆锥42的母线(Mantellinie)之间的角度优选地被选择成使得它对应于第一弹簧元件11的接片16的壁厚度的变化，并且同样形成形状配合连接。
如果除了肋38之外，第一弹簧元件11的接片16不具有壁厚度的进一步变化，则接头元件14优选地被实施为在中心处具有凹槽40的辊18，其中辊18也可以被认为圆锥轴线和母线之间的角度为0°的两个截头圆锥42。
如果第三实施方案的第一弹簧元件11仅具有壁厚度的连续变化，但不具有肋38，则可以省略两个截头圆锥42之间的凹槽40。这被示出在图10中。
图11在前视图中示出了第一弹簧元件11的第四实施方案和第二弹簧元件12的第四实施方案。在此，图11示出了处于肌肉训练器1的组装状态的两个弹簧元件10。
两个弹簧元件10在它们的每个端部区域13处具有接头元件14，其中第一弹簧元件11的接头元件14被设计为卡扣元件44并且第二弹簧元件12的接头元件14被设计为闩锁元件46。
闩锁元件46和卡扣元件44都代表一起在第一弹簧元件11和第二弹簧元件12之间产生卡扣连接的功能元件。卡扣元件44代表在所得到的形状配合连接中至少部分地包封被指定为闩锁元件46的功能元件的功能元件。
卡扣元件44和闩锁元件46优选地被实施为竖直圆柱体，其中在示出的实施例中的闩锁元件46被设计为竖直的圆形圆柱体的形式。在图11中示出的示例中，卡扣元件被设计为具有作为基面的圆形环区段的圆柱体，其中来自圆形环的切口大于180°。因此，闩锁元件46以一种方式被卡扣元件44包封，使得卡扣元件44必须弹性地变形，以释放或产生卡扣连接。
形状配合连接限制两个弹簧元件10之间的相对移动，以这样的方式使得两个弹簧元件10的意外分离被抑制或至少变得困难。
参考图4至图5和图8至图10所描述的实施方案也可以与参考图11所描述的实施方案组合。
图12在前视图中示出了被实施为手训练器的肌肉训练器1的一件式实施方案。
图12中示出的实施为手训练器的肌肉训练器1被实施成一件式并且包括两个细长弯曲的弹簧元件10，即第一弹簧元件11和第二弹簧元件12。在该前视图中，两个弹簧元件10被设计成新月形的，其中相应的接头元件14被布置在每个端部区域13上。两个弹簧元件10在肌肉训练器1中以一种方式相对于彼此布置，使得它们的凹侧面向彼此。
肌肉训练器1被示出处于尚未使弹簧元件10的接头元件14在一起以形成接头的状态。在示出的实施例中，第一弹簧元件11的接头元件14被实施为弯曲的接片16，其中接片16的直接邻接第一弹簧元件11的区域在与弹簧元件11相同的方向上弯曲，但是具有小得多的弯曲半径小。接片16在不具有曲率的区域中终止。
在示出的实施例中，第二弹簧元件12的对应的接头元件14被实施为倒圆部36，其中该倒圆部的半径大体上对应于第二弹簧元件12在其边缘区域13中的壁厚度的一半并且同样地大体上对应于接片16的弯曲半径。倒圆部36各自邻接第二弹簧元件12的端部并且无缝地过渡到第二弹簧元件12中。在此接片16形成轴承，倒圆部36被可旋转地安装在该轴承内。
在一件式实施的肌肉训练器1中，两个弹簧元件10经由两个弹性弧48彼此连接。为此目的，弹簧元件10各自在它们的端部区域13处具有与弹性弧48中的一个连接的连接部。弹性弧48允许两个弹簧元件10之间的相对移动，使得可以使最初仍然分开的接头元件14组装成接头。为了组装，例如将力施加到第一弹簧元件11的端部区域13，使得第一弹簧元件11变形并且第一弹簧元件11的曲率被减小。然后将第二弹簧元件12插入到第一弹簧元件11内，使得在已经从第一弹簧元件11移除加载之后，第一弹簧元件11的接头元件14与第二弹簧元件12的接头元件14形成接头。在组装之后，两个弹簧元件10在每种情况下在它们的端部区域13处通过接头和弹性弧48彼此连接。
在中心处，弹簧元件10具有力引入区域50。当致动被实施为手训练器的肌肉训练器1时，力F相对于弹簧元件10垂直地作用在力引入区域50上。以此方式，弹簧元件10弹性地弯曲。由于接头元件14允许旋转，所以在弹簧元件10的端部区域13处不出现弯曲应力或仅出现非常略微的弯曲应力。最大弯曲负载出现在弹簧元件10的中心处，并且在边缘区域13的方向上减小。在图12中示出的实施方案中，弹簧元件10的壁厚度20沿着其整个长度是恒定的。在另外的实施方案中，优选的是，使弹簧元件10的壁厚度根据弯曲负载变化，其中弹簧元件10在中心处具有它们的最大壁厚度20，并且壁厚度朝向端部区域13减小。
图13在俯视图中示出了被实施为手训练器的肌肉训练器1的一件式实施方案。肌肉训练器1尚未组装。第二弹簧元件12被第一弹簧元件11完全隐藏。
在图13中示出的实施方案中，两个弹簧元件10的宽度沿着弹簧元件10的长度不变化，结果是弹簧元件10具有恒定的宽度26。在图13中的视图中同样可以看出，弹性弧48的宽度远小于弹簧元件10的宽度。弹性弧48优选地被布置在中心，如相对于弹簧元件10的宽度看到的。
图14示意性地示出了用于确定肌肉训练器1的刚度的测试布置。
为了确定刚性，执行力-行程测量，其中确定变形行程64。为此目的，将待测试的肌肉训练器1放置在桌子62上，其中弹簧元件12中的一个通过其力引入区域50支承在桌子62上。经由冲头60将力F施加在另一弹簧元件11的力引入区域50上。从而，两个垫片54之间的距离从第一距离66减小到第二距离68。第一距离66和第二距离68之间的差异对应于变形行程64。可以通过在两个弹簧元件11、12的力引入区域50之间引入的垫片54限制最大弹簧力和最大弹簧变形。在此情况下，即使在施加最大弹簧力时，弹簧元件11、12的曲率也未被完全抵消。
在图14中示出的手训练器1的实施变体中，所述两个弹簧元件11、12在每种情况被设计为相同的。
在测量期间记录变形行程64和相关联的力F。
图15示出了手训练器的各种实施例的力-行程图表。
在图15的图表中，将变形行程以mm为单位绘制在X轴上，并且将力以N为单位绘制在Y轴上。该图表示出了手训练器的六个不同实施例的测量，每个手训练器具有相同的尺寸并且仅在用于弹簧元件的塑料的纤维含量方面不同。弹簧元件由纤维含量为0重量％、5重量％、10重量％、12.5重量％、15重量％和20重量％的聚甲醛(POM)生产。
从图15中的力-行程曲线可以看出，在短变形行程的情况下，手训练器呈现略微非线性的特性，其中在具有由纤维增强材料制成的弹簧元件的手训练器中，为限定变形所需的力随着纤维含量的增加而增加。
附图标记列表
1 肌肉训练器
10 弹簧元件
11 第一弹簧元件
12 第二弹簧元件
13 端部区域
14 接头元件
16 接片
18 辊
20 中心处的壁厚度
22 端部区域处的壁厚度
24 端部区域处的宽度
26 中心处的宽度
28 长度
30 突出部
32 凹处
34 开口
36 倒圆部
38 肋
40 凹槽
42 截头圆锥
44 卡扣元件
46 闩锁元件
48 弹性弧
50 力引入区域
52 力引入元件
54 垫片
60 冲头
62 桌子
64 变形行程
66 距离，未加载的
68 距离，加载的
F 力作用

Claims (14)

1.一种肌肉训练器(1)，包括弯曲细长的第一弹簧元件(11)和弯曲细长的第二弹簧元件(12)，其中两个弹簧元件(11，12)被布置成它们的凹侧面向彼此，在它们的相应的端部区域(13)处具有接头元件(14)并且在它们的两个端部区域(13)处经由由所述接头元件(14)所形成的接头彼此连接，其中所述第一弹簧元件(11)的接头元件(14)被设计为接片(16)，其中所述接片(16)在所述第一弹簧元件(11)的凹侧的方向上弯曲，并且至少部分地包封所述第二弹簧元件(12)的接头元件(14)，其中所述第二弹簧元件(12)的接头元件(14)是辊并且被形成为倒圆的，并且在每种情况下一个接片(16)形成一个轴承，所述第二弹簧元件(12)的接头元件(14)被可旋转地安装在所述轴承内，且所述第一弹簧元件(11)的相应的接头元件(14)与所述第二弹簧元件(12)的接头元件(14)形成形状配合连接，所述形状配合连接防止所述第一弹簧元件(11)相对于所述第二弹簧元件(12)的侧向移动，其中侧向移动为平行于为弹簧元件(11，12)限定的横向方向的移动。
2.根据权利要求1所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，所述肌肉训练器(1)由恰好两个弹簧元件(11，12)组成。
3.根据权利要求1或2所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，所述第一弹簧元件(11)的接头元件(14)被设计为卡扣元件(44)，所述第二弹簧元件(12)的接头元件(14)被设计为闩锁元件(46)，并且所述闩锁元件(46)被容纳在所述卡扣元件(44)内。
4.根据权利要求1所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，所述形状配合连接在每种情况下通过所述第二弹簧元件(12)的接头元件(14)上的至少一个突出部(30)来形成，所述突出部(30)在每种情况下接合在所述第一弹簧元件(11)的接头元件(14)上的对应的开口(34)中或对应的凹处(32)中。
5.根据权利要求1所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，所述形状配合连接通过所述弹簧元件(11，12)的壁厚度在它们的宽度上的变化来形成。
6.根据权利要求5所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，所述第一弹簧元件(11)在其每个接头元件(14)的区域中具有肋(38)，所述肋(38)接合在所述第二弹簧元件(12)的接头元件(14)的区域中的对应的凹槽(40)内。
7.根据权利要求5所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，在所述第一弹簧元件(11)的宽度上看到的所述第一弹簧元件(11)的壁厚度在中心处最大并且朝向侧边缘减小，并且在所述第二弹簧元件(12)的宽度上看到的所述第二弹簧元件(12)的壁厚度相应地在中心处最小并且朝向侧边缘增加。
8.根据权利要求1所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，所述肌肉训练器(1)被设计为一件式，或所述肌肉训练器(1)由两件组成，其中每件包括所述弹簧元件(11，12)中的一个。
9.根据权利要求8所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，所述第一弹簧元件(11)和所述第二弹簧元件(12)都被实施为没有底切部。
10.根据权利要求8或9所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，一件式实施的肌肉训练器(1)的两个弹簧元件(11，12)通过布置在每个凸侧上的弹性弧(48)彼此连接。
11.根据权利要求1所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，两个弹簧元件(11，12)由热塑性塑料制成。
12.根据权利要求11所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，所述热塑性塑料选自聚甲醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和聚丙烯。
13.一种用于生产根据权利要求1或2所述的肌肉训练器(1)的方法，所述方法包括以下步骤：
a)使用至少一个注射模具通过注射成型生产所述第一弹簧元件(11)和所述第二弹簧元件(12)，
b)通过将力作用在所述第一弹簧元件(11)的两个端部区域(13)上来使所述第一弹簧元件(11)弯曲和/或通过将力作用在所述第二弹簧元件(12)的两个端部区域(13)上来使所述第二弹簧元件(12)弯曲，
c)将所述第二弹簧元件(12)插入到所述第一弹簧元件(11)内，
d)终止将力作用在所述第一弹簧元件(11)和/或所述第二弹簧元件(12)上，其中所述第一弹簧元件(11)的接头元件(14)和所述第二弹簧元件(12)的接头元件(14)形成接头。
14.根据权利要求1或2所述的肌肉训练器(1)作为手训练器的用途。
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