CN109069897B - 肌肉训练器以及用于生产所述肌肉训练器的方法 - Google Patents

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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(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，端部区域(13，14)被形成在两个弹簧元件(11，12)的端部中的每个处，其中第一接头元件(15)被形成在每个弹簧元件(11，12)的第一端部区域(13)处，并且第二接头元件(16)被形成在每个弹簧元件(11，12)的第二端部区域(14)处，并且弹簧元件(11，12)经由由接头元件(15，16)所形成的接头在它们的两个端部区域(13，14)处彼此连接。所述第一接头元件(15)被设计为接片(18)，其中所述接片(18)具有在相应的弹簧元件(11，12)的凹侧的方向上的弯曲部并且在每种情况下至少部分地包封相应的另一弹簧元件(11，12)的第二接头元件(16)。本发明的其他方面涉及一种用于生产这样的肌肉训练器的方法，以及所述肌肉训练器作为手训练器的用途。

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，其包括弯曲细长的第一弹簧元件和弯曲细长的第二弹簧元件，其中两个弹簧元件被布置成它们的凹侧面向彼此，端部区域被形成在两个弹簧元件的端部中的每个端部处，其中第一接头元件被形成在每个弹簧元件的第一端部区域处，并且第二接头元件被形成在每个弹簧元件的第二端部区域处，并且弹簧元件经由由接头元件形成的接头而在它们的两个端部区域处彼此连接，其特征在于，所述第一接头元件被设计为接片(Lasche)，其中所述接片具有在相应的弹簧元件的凹侧的方向上的弯曲部并且在每种情况下至少部分地包封相应的另一弹簧元件的第二接头元件。
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 GDA0002885368570000021
的。与新月形状的两端的连接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分别具有一个接头元件，其中一个弹簧元件的相应的第一接头元件与相应的另一弹簧元件的第二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和/或取决于使用者的训练状态。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时(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。第一弹簧元件和第二弹簧元件优选地具有相同的壁厚度或相同的壁厚度轮廓。
替代地或附加地，弹簧元件的宽度(即，短边的长度)在纵向方向查看时可以是变化的。弹簧元件优选地在端部区域处具有其最大宽度。根据预期用途，最大宽度优选地在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。最小宽度优选地在5mm至100mm的范围内。在用作手训练器时，最小宽度优选地在5mm至35mm的范围内，并且特别优选地在10mm至25mm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)优选地在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握把。从弹簧元件的纵向方向上查看，力引入区域优选地被形成在弹簧元件的中心处。
该肌肉训练器的最大弹簧力在致动时用作相反的力，且通过弹簧元件的几何形状的选择和弹簧元件的材料的选择来设定，并且优选地在40N至300N的范围内，并且特别优选地在50N至120N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在20mm至200mm的范围内，或在用作手训练器时，特别优选地在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垫片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。
两个接头元件优选地设计为倒圆的，并且接片各自形成一个轴承，相应包封的第二接头元件被可旋转地安装在该轴承内。两个弹簧元件中的第一接头元件在每种情况下被形成为接片，其中所述接片具有在弹簧元件的凹侧方向上的弯曲部。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。所述接片优选地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另一接头元件的轴承。小弯曲半径优选地适于第二接头元件的倒圆形状。一个弹簧元件的第二接头元件被可旋转地安装在另一弹簧元件的第一接头元件或接片中，使得当致动该肌肉训练器时，弹簧元件的接头元件可以执行相对于另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位于接头的区域中的弯曲应力。第二接头元件优选地被设计为辊，所述辊的半径优选地对应于所述接片的小弯曲半径。
弹簧元件优选地正切地过渡到接片内。替代地，可以以一种方式设计从弹簧元件到接片的过渡，使得在弹簧元件的凹侧的方向上弯曲的接片在弹簧元件的凸侧的方向上成角度地设置。
第一弹簧元件和第二弹簧元件优选地具有相同的几何形状。在此情况下，两个这样的相同构造的弹簧元件形成该肌肉训练器，其中第一弹簧元件和第二弹簧元件相对于彼此布置，使得弹簧元件的凹侧面向彼此并且在弹簧元件的每一个端部处，第一接头元件邻接相应的另一弹簧元件的第二接头元件。以此方式，有利的是，不必须生产不同的部分，因此能够使用相同的工具(例如注射模具)生产两个弹簧元件。两个弹簧元件优选地被生产为两个单独的部件。可以通过使两个弹簧元件中的一个以一种方式围绕横向轴线转动使得每个所述接片至少部分地包封所述第二接头元件来使两个相同的弹簧元件接合在一起。
优选地，在每种情况下，第一弹簧元件的接头元件与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弹簧元件的第二接头元件上的至少一个卡扣钩形成，所述卡扣钩在每种情况下接合在弹簧元件的接头元件的接片上或第一端部区域中的对应的开口或对应的凹处中。所述卡扣钩从第二接头元件大体上在位于由纵向方向和竖直方向伸展的平面中的方向上延伸，使得防止对应的接头元件在平行于横向方向的方向上的相对移动。
所述卡扣钩优选地指向竖直方向，由于通过与第一端部区域中的开口相互作用，它不仅防止横向方向上的相对移动，而且还防止纵向方向上的相对移动。
通过卡扣钩上的突出部支承在另一弹簧元件的外侧上而附加地确保形状配合连接。所述卡扣钩以一种方式设计和布置使得通过形状配合连接防止第一弹簧元件相对于第二弹簧元件在横向方向上的移动以及在纵向方向上和在竖直方向上的移动。仅围绕接头的横向轴线的旋转移动是可能的。为此目的，所述卡扣钩通过开口，并且其突出部接合在另一弹簧元件的外侧上。
在竖直方向上查看，第二接头元件优选地具有一个在所述卡扣钩下方的开口，使得弹簧元件在竖直方向上不具有底切部(Hin-terschneidungen)。
替代地或附加地，接片的壁厚度在弹簧元件的宽度上查看时可以连续地变化，其中该壁厚度例如在中心处最大并且朝向侧边缘减小。壁厚度或(在被设计为辊的第二接头元件的情况下)弹簧元件的第二接头元件的直径在弹簧元件的宽度上查看时相应地也具有变化，其中壁厚度或直径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接头元件处和/或在弹簧元件的端部区域处发生。
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由两个件组成，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。
标签(Erhebungen)可以优选地借助于凸起或凹陷设置在该肌肉训练器上。
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，应以已知的方式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，而另一个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。
此外，塑料可以根据需要含有另外的添加剂。
弹簧元件的力引入区域优选地分别包括一个力引入元件。该力引入元件优选地包封弹簧元件的力引入区域。
在用作手训练器的情况下优选地被设计为握把的力引入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，优选使用与弹簧元件的材料相比柔软的材料。例如，力引入元件由热塑性弹性体(TPE)(例如热塑性聚氨酯(TPU))制成。力引入元件可以实施为紧凑的或泡沫的。对于泡沫的力引入元件，优选地使用聚氨酯泡沫。
力引入元件优选地在弹簧元件的凹侧上具有垫片，该垫片限制该肌肉训练器的弯曲。
本发明的另一方面是提供一种用于生产所描述的肌肉训练器之一的方法。为此，提出了一种方法，该方法包括以下步骤：
a)使用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)将所述第一弹簧元件和所述第二弹簧元件布置成使得它们的凹侧面向彼此，并且使得在所述弹簧元件的端部处，相应的第一接头元件邻接相应的另一弹簧元件的第二接头元件，
c)通过将力作用在所述弹簧元件上来使所述第一弹簧元件的端部和所述第二弹簧元件的端部弯曲，
d)将相应的第二接头元件卡扣到相应的第一接头元件内，使得所述第一接头元件各自至少部分地包封相应的另一弹簧元件的第二接头元件，以及
e)终止力作用，其中所述弹簧元件的接头元件形成接头。
在该方法的步骤a)中，通过注射成型生产两个弹簧元件。在该方法的特别有利的变体中，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，可以特别简单地且节约成本地生产注射模具。
此外，两个弹簧元件在它们的几何形状方面相同，使得可以在工具的相同腔中或在相同的注射模具中生产它们。两个弹簧元件的几何形状的相同性也确保它们在生产过程之后具有相同的翘曲。借助于在注射成型之后(特别是在冷却期间)出现的翘曲，所产生的弹簧元件的实际几何形状偏离期望的理论几何形状。由于第一弹簧元件和第二弹簧元件具有相同的几何形状，因此出现的翘曲将同等地影响两个弹簧元件。因此，根据该方法的步骤b)，可以容易地布置两个弹簧元件，使得第一接头元件和第二接头元件分别在弹簧元件的两个端部处彼此邻接。几何形状不同的弹簧元件可以不同程度地扭曲，这将防止形成接头。
在生产两个弹簧元件之后，接头尚未组装在一起。为了将弹簧元件的第二接头元件插入到另一弹簧元件的对应的第一接头元件内，在步骤b)中，两个弹簧元件相应地相对于彼此布置。这可以例如通过使两个弹簧元件中的一个围绕横向轴线转动来实现。
在该方法的步骤c)中，力被施加在第一弹簧元件和第二弹簧元件上。力优选地被施加在弹簧元件的力引入区域处，其中例如弹簧元件中的一个可以位于底座(Unterlage)上，并且通过冲头(Stempel)，力被施加到另一弹簧元件的力引入区域。从而，使两个弹簧元件弯曲，其中它们的曲率减小，使得可以根据步骤d)将第二弹簧元件插入到第一弹簧元件内。此后，终止将力作用于第一弹簧元件和第二弹簧元件(步骤e))。所述弹簧元件或所述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力引入元件，例如由与弹簧元件的材料不同的材料制成的握把，则在步骤a)中，在生产弹簧元件之后，将弹簧元件插入到另外的模具内以产生力引入元件，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，其中用作手训练器是优选的。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的形状，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中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 GDA0002885368570000091
(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，将两个相同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。另一个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8中。在图8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8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下一样高。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 GDA0002885368570000101
Figure GDA0002885368570000111
(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。
在图中：
图1在前视图中示出了肌肉训练器的第一实施方案，
图2示出了肌肉训练器的附接的接头的立体视图，
图3在俯视图中示出了第一实施方案的肌肉训练器，
图4A在前视图中示出了处于肌肉训练器的未变形状态的附接的接头，
图4B在前视图中示出了处于肌肉训练器的变形状态的附接的接头，
图5在前视图中示出了作为具有握把的手训练器的一个实施方案的弹簧元件，
图6在仰视图中示出了具有握把的手训练器，
图7示出了用于确定肌肉训练器的刚性的测试布置，
图8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包括两个细长的弯曲的弹簧元件11、12，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11、12被设计成新月形的，其中第一接头元件15被布置在第一端部区域13处，并且第二接头元件16被布置在第二端部区域14处。两个弹簧元件11、12在肌肉训练器1中以一种方式相对彼此布置，使得它们的凹侧面向彼此。
平行于新月形状的两个端部区域13、14的连接部的方向被指定为纵向方向。相对于图1中的绘制平面垂直地延伸的方向被指定为横向方向。竖直方向既垂直于该纵向方向又垂直于该横向方向。
在示出的实施例中，弹簧元件11、12的第一接头元件15被设计为弯曲的接片18，其中接片18的直接邻接弹簧元件11、12的区域在与相应的弹簧元件11、12相同的方向上弯曲，但是具有小得多的弯曲半径。在图1中示出的实施方案中，该接片不正切地邻接弹簧元件11、12的形状，而是以一定角度布置。
在示出的实施例中，弹簧元件11、12的第二接头元件16被设计为辊24，其中辊24的半径大体上对应于接片18的弯曲半径。辊24被定向成它们的轴线平行于横向方向并且每个邻接弹簧元件11、12的一端。接片18形成轴承，辊24被可旋转地安装在该轴承内。在另外的实施变体中，代替作为第二接头元件16的辊24，例如弹簧元件11、12的第二端部区域14可以是倒圆的，其中倒圆半径优选地对应于接片18的弯曲半径。
在中心处，弹簧元件11、12具有力引入区域8。当致动肌肉训练器1时，力相对于弹簧元件11、12垂直地作用在力引入区域8上。以此方式，弹簧元件11、12弹性地弯曲。由于接头元件15、16允许旋转，所以在弹簧元件11、12的端部区域13、14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11、12的中心处，并且在端部区域13、14的方向上减小。因此，优选的是，使弹簧元件11、12的壁厚度根据弯曲负载改变，其中弹簧元件11、12在中心处具有它们的最大壁厚度7，并且壁厚度朝向端部区域13、14减小，使得弹簧元件11、12在端部区域13、14处具有它们的最小壁厚度6。弹簧元件11、12的纵向范围在图1中由附图标记2指示，并且与未加载状态有关。
图2示出了肌肉训练器1的接头的立体视图。
图2中示出的肌肉训练器1的接头由第一弹簧元件11的第一接头元件15和第二弹簧元件12的第二接头元件16形成。
第一弹簧元件11的第一接头元件15是接片18，该接片在与第一弹簧元件11相同的方向上弯曲，但是该接片具有显著更小的弯曲半径。接片18的曲率不正切地邻接第一弹簧元件11的曲率。小于180°的角度被包括在接片18的邻接弹簧元件11的部分和第一弹簧元件11的凸侧之间。
第二弹簧元件12的第二接头元件16是倒圆的并且在示出的实施例中被实施为辊24，其中辊24的半径大体上对应于接片18的弯曲半径。辊24的轴线22平行于横向方向定向。接片18形成轴承20，其中辊24被可旋转地安装在该轴承内。
除了辊24之外，第二接头元件16还具有卡扣钩26，该卡扣钩具有布置在卡扣钩26的端部处的突出部28。具有突出部28的卡扣钩26延伸穿过接片18中的开口30。开口30的宽度34被选择使得它对应于卡扣钩26的宽度，从而建立形状配合连接，所述形状配合连接防止两个弹簧元件11和12之间在横向方向上的移动。开口30的长度32被选择为显著大于卡扣钩26的对应尺寸，使得第二接头元件16仍然可以在第一接头元件15内旋转移动。在未加载状态下，卡扣钩26通过突出部28支承在开口30的面向第一弹簧元件11的中心的边缘上，其中卡扣钩26借助于形状配合连接防止弹簧元件11和12在纵向方向上的相对移动。除了接片18和辊24的相互作用之外，卡扣钩26上的突出部28防止两个弹簧元件11、12在竖直方向上的相对移动。当通过将力施加到弹簧元件11、12的力引入区域8上而致动肌肉训练器1时，具有突出部28的卡扣钩26朝开口30的相对侧移动，其中由于作用力而排除了使接头元件15、16分离的相对移动。
在图3中在俯视图中示出了参考图1和图2描述的第一实施方案的肌肉训练器1。
在此俯视图中，结合图1中的前视图，可以看出，弹簧元件11、12的形状可以被描述为垂直圆柱区段，该垂直圆柱区段具有在图1中可见的新月形基面。在该俯视图中，同样示出的是，第二弹簧元件12的第二接头元件16的具有突出部28的卡扣钩26被推动穿过第一弹簧元件11的接片18中的开口30。第二弹簧元件12的接片18至少部分地包封第一弹簧元件11的第二接头元件16(在图3中不可见；参见图1)。
在图1至图3中示出的实施例中，弹簧元件11、12的宽度5沿着弹簧元件11、12的整个长度2是恒定的。
图4A在前视图中示出了处于肌肉训练器1的未加载状态或未变形状态的附接的接头。在图4B中，在前视图中示出了处于肌肉训练器1的加载、变形状态的附接的接头。为了更好地例示附接的接头的功能，在图4A和图4B中在截面中部分地示出第一弹簧元件11。
如已经参考图1和图2所描述的，第一弹簧元件11的第一接头元件15被设计为接片18，该接片在与第一弹簧元件11相同的方向上弯曲。该接片的弯曲半径小于弹簧元件11、12的曲率的弯曲半径，并且对应于被设计为辊24的第二接头元件16的半径。接片18的曲率并未正切地邻接第一接头元件11的曲率。小于180°的角度被包括在接片18的凸侧和第一弹簧元件11的凸侧之间。
第二接头元件16被实施为辊24并且被可旋转地安装在由接片18形成的轴承20内。
除了辊24之外，第二接头元件16还具有卡扣钩26，该卡扣钩具有布置在卡扣钩26的端部处的突出部28。具有突出部28的卡扣钩26延伸穿过接片18中的开口30。
在图4A中示出的未加载状态下，具有突出部28的卡扣钩26支承在开口30的面向第一弹簧元件11的中心的边缘上，其中卡扣钩26借助于形状配合连接来防止弹簧元件11和12在纵向方向上的相对移动，并且突出部28防止弹簧元件11和12在竖直方向上的相对移动。
图4B示出了通过肌肉训练器1的致动所引起的肌肉训练器1的加载状态。当将力施加到弹簧元件11、12的力引入区域8时，具有突出部28的卡扣钩26朝开口30的相对侧移动。在最大加载时，当弹簧元件11、12的曲率被抵消时，卡扣钩26优选地支承在开口30的向外指向的边缘上。
图5示出了用于被实施为手训练器的肌肉训练器1的弹簧元件11、12的一个实施方案。由于两个弹簧元件11、12是相同的，所以仅示出弹簧元件11、12中的一个，以更清楚地表示接头元件。
如已经参考图1所描述的，弹簧元件11、12在它们的第一端部区域13处具有被实施为接片18的第一接头元件15，并且在它们的第二端部区域处具有被实施为辊24的第二接头元件16。具有突出部28的卡扣钩26被附加地布置在辊24上。
图5中示出的手训练器的弹簧元件11、12在力引入区域8处具有呈握把36形式的力引入元件。握把36在弹簧元件11、12的力引入区域中包封弹簧元件11、12。握把36优选地由与弹簧元件11、12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11、12的材料相比柔软的材料。例如，握把36可以由非泡沫聚氨酯或泡沫聚氨酯制成。
在图5中示出的实施方案中，握把36由紧凑的非泡沫热塑性聚氨酯(TPU)生产。此外，弹簧元件11、12具有布置在凹侧上的垫片38，在此实施方案中，将垫片38与握把36生产为一件。由两个弹簧元件11、12形成的手训练器的最大可能弯曲受垫片38限制。
图5中的弹簧元件11、12的壁厚度沿着弹簧元件11、12的长度查看是变化的，其中弹簧元件11、12在中心处具有其最大壁厚度7，并且壁厚度朝向端部区域13、14减小，使得弹簧元件11、12在端部区域13、14处具有其最小的壁厚度6。弹簧元件11、12的纵向范围在图5中由附图标记2指示，并且与未加载状态有关。
图6示出了由图5中示出的两个弹簧元件11、12组成并且被设计为手训练器的肌肉训练器1。图6在仰视图中示出了该手训练器。
与图1和图3中示出的第一实施方案的肌肉训练器1相比，弹簧元件11、12的宽度不是恒定的，而是从中心到端部区域13、14增加。因此，弹簧元件11、12在中心处具有它们的最小宽度5，并且在它们的端部区域13、14处具有它们的最大宽度30。结合弹簧元件11、12的壁厚度的变化，该壁厚度优选地在中心处最大，如图5中示出的，在这样的实施方案中，弹簧元件11、12中的应力沿着它们的整个长度2是均匀的。
图7示意性地示出了用于确定肌肉训练器的刚性的测试布置。
为了确定刚性，执行力-行程测量，其中确定变形行程48。为此目的，将待测试的肌肉训练器1放置在桌子46上，其中弹簧元件12中的一个通过其力引入区域8支撑在桌子46上。经由冲头44将力F施加在另一弹簧元件11的力引入区域8上。从而，两个垫片38之间的距离从第一距离40减小到第二距离42。第一距离40和第二距离42之间的差异对应于变形行程48。
在测量期间记录变形行程48和相关联的力F。
图8示出了手训练器的各种实施例的力-行程图表。
在图8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8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行为，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。由非增强材料制成的手训练器具有更明显的非线性特性，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下一样高。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。在20mm的最大测试变形行程处，非增强塑料具有最低的力，并且20mm的变形所需的力随着塑料中的纤维含量增加而增加。
附图标记列表
1 肌肉训练器
2 长度
4 宽度
5 中心处的宽度
6 端部区域的壁厚度
7 中心处的壁厚度
8 力引入区域
11 第一弹簧元件
12 第二弹簧元件
13 第一端部区域
14 第二端部区域
15 第一接头元件
16 第二接头元件
18 接片
20 轴承
22 轴线
24 辊
26 卡扣钩
28 突出部
30 开口
32 长开口
34 宽开口
36 握把
38 垫片
40 距离，未加载的
42 距离，加载的
44 冲头
46 桌子
48 变形行程
F 力作用

Claims (16)

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，端部区域(13，14)被形成在两个弹簧元件(11，12)的端部中的每个端部处，其中第一接头元件(15)被形成在每个弹簧元件(11，12)的第一端部区域(13)处，并且第二接头元件(16)被形成在每个弹簧元件(11，12)的第二端部区域(14)处，并且弹簧元件(11，12)经由由接头元件(15，16)所形成的接头而在弹簧元件的两个端部区域(13，14)处彼此连接，其特征在于，所述第一接头元件(15)被形成接片(18)，其中所述接片(18)具有在相应的弹簧元件(11，12)的凹侧的方向上的弯曲部并且在每种情况下至少部分地包封相应的另一弹簧元件(11，12)的第二接头元件(16)，其中所述第二接头元件(16)被实施为辊或被设计为倒圆的，并且所述接片(18)各自形成一个轴承(20)，相应的被包封的第二接头元件(16)被可旋转地安装在所述轴承内。
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)和所述第二弹簧元件(12)具有相同的几何形状。
4.根据权利要求1所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，所述第一弹簧元件(11)的一个相应的接头元件(15，16)与所述第二弹簧元件(12)的一个接头元件(15，16)建立形状配合连接，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。
5.根据权利要求4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接头元件(16)上的卡扣钩(26)形成，所述卡扣钩(26)在每种情况下接合在相应的另一弹簧元件(11，12)的第一端部区域(13)中的对应的开口(30)中，其中所述卡扣钩(26)与所述开口(30)相互作用以建立另外的形状配合连接，所述另外的形状配合连接防止所述第一弹簧元件(11)在纵向方向上相对于所述第二弹簧元件(12)移动。
6.根据权利要求5所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，所述卡扣钩(26)具有一个突出部(28)，所述突出部(28)通过与所述第一端部区域(13)中的开口(30)相互作用而建立形状配合连接，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)竖直移动。
7.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)和所述第二弹簧元件(12)都没有底切部。
8.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)由热塑性塑料生产。
9.根据权利要求8所述的肌肉训练器(1)，其中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-苯乙烯和聚丙烯中的一种或多种。
10.根据权利要求8所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，所述热塑性塑料是纤维增强的。
11.根据权利要求10所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，所述弹簧元件(11，12)的相反的力通过选择所述热塑性塑料中的纤维含量能调整，其中所述纤维含量被选择在1重量％至50重量％的范围内。
12.根据权利要求1所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，弹簧元件(11，12)各自包括一个位于力引入区域(8)上的握把(36)。
13.根据权利要求12所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，所述握把(36)由热塑性聚氨酯生产。
14.根据权利要求12或13中任一项所述的肌肉训练器(1)，其特征在于，所述握把(36)在所述弹簧元件(11，12)的凹侧上具有一个用于限制弯曲的垫片(38)。
15.一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，该方法包括以下步骤：
a)使用注射模具通过注射成型来生产所述第一弹簧元件(11)和所述第二弹簧元件(12)，
b)将所述第一弹簧元件(11)和所述第二弹簧元件(12)布置成使得它们的凹侧面向彼此，并且使得在所述弹簧元件(11，12)的端部处，相应的第一接头元件(15)邻接相应的另一弹簧元件(11，12)的第二接头元件(16)，
c)通过将力作用在所述弹簧元件(11，12)上来使所述第一弹簧元件(11)的端部和所述第二弹簧元件(12)的端部弯曲，
d)将相应的第二接头元件(16)卡扣到相应的第一接头元件(15)内，使得所述第一接头元件(15)各自至少部分地包封相应的另一弹簧元件(11，12)的第二接头元件(16)，以及
e)终止力作用，其中所述弹簧元件(11，12)的接头元件(15，16)形成接头。
16.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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