专利名称：护膝安全气囊装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在车辆碰撞时利用安全气囊保护驾驶员的膝部的护膝安 全气囊装置，并且尤其涉及一种安装在转向柱上以使安全气囊以折叠状态容 纳在转向柱罩内部的护膝安全气囊装置，所述转向柱罩覆盖从仪表板向后突 出的转向柱。
背景技术：
从JP 2002-37003可以了解安装在转向柱上的护膝安全气囊装置。该安全 气囊装置的安全气囊以折叠状态容纳在转向柱罩内部空间的下部区域。在运 行中，安全气囊被供给充气气体并且从转向柱罩突露出来以展开在驾驶员的 膝部前方。更具体地，当位于安全气囊内部的充气装置将充气气体斜向下排放到左 右时，安全气囊从转向柱罩的实质中心放射状地打开和膨胀，并且以向膝部 打开的方式保护驾驶员的膝部以避开转向柱罩。充气装置被固定在转向柱的 柱管上，并且将安全气囊的连接到安全气囊壳体上的区域与柱管固定在一起。发明内容在转向柱装备有伸縮机构、用于调节方向盘的布置的倾斜机构和/或用于 巡航控制系统的信号线的情况下，在转向柱罩的内部只能留出有限的空间用 于储藏护膝安全气囊装置。因此，安全气囊装置理想地具有紧凑的构造。为了安全气囊的稳定展开，安全气囊的安装区域优选位于安全气囊完全 膨胀时的横向和前后方向的中心附近，其中安全气囊在所述安装区域连接到 壳体上。此外，为了安全地保护驾驶员的两个膝部，理想的是安全气囊膨胀 成如下矩形板状前后宽度大于安全气囊壳体，而横向尺寸大于前后宽度且 大于转向柱罩的下表面的横向宽度以遍布转向柱罩并且由仪表板的后表面支 撑。安全气囊被折叠并与充气装置一起容纳在壳体中以将安全气囊的安装区 域紧固在壳体上，这使得当打开和膨胀的时候，安全气囊的一部分布置在充 气装置的下方并且安全气囊的所述一部分朝驾驶员向下突出是不可避免的。 而且，如果安全气囊被设计为膨胀成如上所述从安装区域到壳体朝四个方向 伸展的大体矩形板状，则布置在充气装置下方的安全气囊部分增大，使得安 全气囊在打开和膨胀时更有可能朝驾驶员突出。这对于接近驾驶员膝部安装 的护膝安全气囊装置不是优选的。本发明的目的是提供一种护膝安全气囊装置，其阻止安全气囊在展开时 朝驾驶员突出并且其尺寸紧凑。本发明的护膝安全气囊装置适于安装在转向柱罩的下部区域，所述转向 柱罩覆盖从仪表板向后突出的车辆的转向柱。所述安全气囊装置包括安全气 囊，所述安全气囊通过特定的折叠方法折叠起来并且容纳在转向柱罩内部的 下部部位上的壳体中，并且当被供给充气气体时从转向柱罩突露出来并从壳 体向四个方向伸展以展开在驾驶员的膝部的前方。所述安全气囊为包括具有 在横向上伸长的相同的大体矩形外部轮廓的转向柱侧壁和驾驶员侧壁的非三 维安全气囊，并且所述安全气囊适于膨胀成在横向上伸长的大体矩形板状。 所述安全气囊包括在转向柱侧壁的横向以及前后方向上的中心处的安装区 域，安全气囊在所述安装区域连接到壳体上。所述安全气囊装置进一步包括 储藏在安全气囊内部的用于向安全气囊供给充气气体和将安全气囊连接在壳 体上的充气装置。所述充气装置包括设置有用于排放充气气体的排气口并且 布置为使得其轴向沿横向延伸的圆柱主体；以及在安全气囊的安装区域的位 置处将所述主体和安全气囊安装在壳体上的器件。所述充气装置在壳体内部 布置在前后方向中的任意一个方向上。假定充气装置在壳体内部布置的所述一个方向为单侧方向(one-sided direction),安全气囊的折叠方法包括初步折叠，将转向柱侧壁和驾驶员侧壁彼此叠^C而变平的安全气囊的相 对于安装区域在单侧方向上的部位折叠，以使所述部位与安装区域重叠并且 靠近，从而减小安全气囊的前后宽度；弯曲，将经过初步折叠的安全气囊的左右周边部位沿折痕朝与单侧方向 相反的方向弯曲，以使经过初步折叠的安全气囊的在单侧方向上的边缘的布 置在安装区域左右的左右部分位于从安装区域左右到与单侧方向相反的方向的延伸部上，而在垂直方向上经过初步折叠的安全气囊的左右周边部位不与 安装区域重叠，所述折痕从经过初步折叠的安全气囊在单侧方向上的边缘上 的安装区域的左右附近区域以扩展的方式朝与单侧方向相反的方向延伸；横向收縮，将经过弯曲的安全气囊的左右端部折叠并且使所述左右端部 接近安全气囊的横向中心但是在充气装置下方或上方，以使安全气囊在横向 上收縮以装入壳体；以及前后收縮，将经过横向收縮的安全气囊的在与单侧方向相反的一侧上的 边缘折叠并使所述边缘接近安装区域，并且将这样形成的折叠区域定位成与 充气装置平行，以使安全气囊在前后方向上收縮以装入壳体。在本发明的护膝安全气囊装置中，除了转向柱侧壁和驾驶员侧壁的从安 装区域延伸到单侧方向的边缘并且在安装区域的横向宽度范围内的部位之 外，安全气囊的大部分部位通过弯曲布置到相对于安装区域与单侧方向相反 的一侧。布置到与单侧方向相反的一侧的部位然后经过横向收縮以减小横向 宽度以装入壳体，并且进一步经过前后收縮以减小前后宽度以装入壳体。通过这种折叠方式，仅上述部位-转向柱侧壁和驾驶员侧壁的从安装区域 延伸到单侧方向的边缘并且在安装区域的横向宽度范围内的部位-在与转向 柱的轴向正交的方向上与充气装置重叠，即在充气装置下方。因此，减小了 充气装置和安全气囊在充气装置下方的与充气装置重叠的部位的厚度。安全 气囊的除了与充气装置重叠的部位之外的剩余部位都经过前后收縮并且在与 单侧方向相反的一侧布置为与横向设置的充气装置平行。因此，折叠的安全 气囊在前后宽度和厚度上紧凑，并且横向宽度与安装区域和充气装置的横向 宽度大体相同。因此，折叠的安全气囊和充气装置的前后宽度、横向宽度和厚度(或者 垂直尺寸)紧凑，从而使壳体也小型化。在与转向柱的轴向正交的方向上与充气装置重叠的部位，即在充气装置 下方的部位为转向柱侧壁和驾驶员侧壁的从安装区域延伸到安全气囊在单侧 方向上的边缘并且在安装区域的横向宽度范围内的小区域。因此，当安全气 囊被供给从充气装置排出的充气气体时，重叠区域较少朝驾驶员突出。因此，本发明的护膝安全气囊装置阻止安全气囊在展开时朝驾驶员突出 并且其尺寸紧凑。前后收縮理想地包括将经过横向收縮的安全气囊的包含与单侧方向相反 的一侧上的边缘的区域朝向安装区域巻拢折叠，并且将这样巻拢的区域定位 成与充气装置平行。
展开时，安全气囊以与折叠步骤大体相反的方式打开，并且与其他折叠 方法如波纹管折叠相比，巻拢折叠需要更多的时间摊开或打开。因此，如果 前后收縮包括巻拢折叠，则巻拢区域的摊开的进行伴随有横向收縮的打开。 也就是说，在巻拢折叠区域的摊开完成之前，安全气囊通过横向收縮的打开 很快地膨胀到左右，甚至一部分经过弯曲的部位也朝左右打开。然后安全气囊朝左右完全膨胀，并且与单侧方向相反的一侧的部位完全 被摊开。在弯曲中形成的折叠也打开，并且相对于安装区域在单侧方向上的 部位朝单侧方向打开，然后整个安全气囊完全膨胀并且厚度增加。也就是说，安全气囊在朝左右完全扩展之后膨胀并且变厚而没有朝驾驶 员突出。因此，安全气囊优选地用于安装在靠近驾驶员的转向柱上的护膝安 全气囊装置。如果将安全气囊的大部分部位折叠的前后收縮是在转向柱侧壁的一侧进 行的，则朝与单侧方向的相反方向的摊开进行而不会朝驾驶员突出，从而加 速了朝左右的打开。上述配置还使得安全气囊在朝左右完全扩展之后能够膨胀并变厚而没有 朝驾驶员突出。因此，安全气囊进一步优选地用于安装在靠近驾驶员的转向 柱上的护膝安全气囊装置。换句话说，尽管被安装在转向柱罩上或靠近驾驶 员安装，但是装备有上述安全气囊的安全气囊装置使安全气囊以充分变厚的 状态展开在从转向柱罩的下侧延伸到转向柱罩左右的仪表板的后表面的区域 内，以发挥减震性能。而且，如果在横向收縮中将经过弯曲的安全气囊的左右端部的折叠是在 转向柱侧壁的一侧进行的，则会进一步阻止在横向收縮的打开时安全气囊朝 驾驶员的突出。此外，如果将经过初步折叠的安全气囊的左右周边部位朝与单侧方向相 反的方向的弯曲是在转向柱侧壁的一侧进行的，则会进一步阻止在解除弯曲 时安全气囊朝驾驶员的突出。进一步阻止了在初步折叠的打开时安全气囊朝驾驶员的突出。不可接受的是: 将相对于安装区域在单侧方向上的部位折叠到转向柱侧壁的一侧上，因为这 样所述部位可能被夹紧在安装区域和安全气囊壳体之间，从而阻止了当安全 气囊展开时初步折叠的打开。充气装置在壳体内部所布置的单侧方向理想的为后侧。也就是说，充气 装置布置在壳体的后侧，而安全气囊的巻拢区域布置在壳体的前侧。在转向 柱被构造为通过将靠近方向盘布置的壳体向前移动而轴向收縮以吸收冲击能 的情况下，该构造将是有利的。具体而言，如果壳体向前移动因而转向柱吸 收冲击能并且壳体接合位于转向柱的固定部位上的作为伸縮机构或倾斜机构 的固定构件，则该构件将仅仅接合壳体的周壁，而不是刚性充气装置，这将 不会阻止转向柱吸收冲击能。还将了解的是，安全气囊包括在安装区域的前后的前系,连和后系链，它 们各自呈带状并且与转向柱侧壁和驾驶员侧壁连接，用以调节安全气囊在膨 胀时的厚度和将从充气装置排出的充气气体重新引导到左右。当安全气囊展 开时，系链有助于在安全气囊厚度增加之前加速安全气囊朝左右打开，因此， 安全气囊优选地用于安装在靠近驾驶员的转向柱上的护膝安全气囊装置。在安全气囊设置有前系链和后系链的情况下，前系链和后系链在转向柱 侧壁处的接头之间的距离大于前系链和后系链在驾驶员侧壁处的接头之间的 距离。利用该结构，很容易将用于将安全气囊的安装区域连接到壳体上的充 气装置容纳在前系链和后系链在转向柱侧壁处的接头之间的空间内。
图1为装备有本发明的第一实施例的护膝安全气囊装置的转向柱罩附近 区域的示意侧视图；图2为具有安全气囊装置的图1的转向柱罩的附近区域的示意放大纵截 面图；图3为沿图2的线in-m所截取的装备有安全气囊装置的图1的转向柱罩的示意放大横截面图；图4为沿横向所截取的装备有安全气囊装置的图1的转向柱罩的示意放 大纵截面图；图5A和图5B为转向柱罩上的门在打开之前和之后的立体图；8图6为处于扁平状态的第一实施例的安全气囊的平面图；图7为沿图6的线vn-vn截取的图6的自我膨胀的安全气囊的截面图；图8A、图8B、图8C、图9A、图9B、图9C和图9D依次示出了图6的安全气囊的折叠过程；图IO为运行中的图1的护膝安全气囊装置的示意放大纵截面图；图IIA、图IIB、图12A和图12B为依次呈现的在运行中图1的安全气囊装置的侧视图；图13A、图13B、图14A和图14B为沿图1的线XIII-XIII所截取的依 次呈现的在运行中的图1的安全气囊装置的示意纵截面图；图15为本发明的安全气囊装置的可选实施例的示意放大纵截面图；以及 图16A、图16B、图16C、图17A、图17B、图17C和图17D依次示出 了用于图15的安全气囊装置的安全气囊的折叠过程。
具体实施方式
现在在下文中参考附图描述本发明的实施例。然而，本发明不局限于这 里所公开的实施例。在随附权利要求书内的所有修改和其等同布局都认为包 含在权利要求书的范围内。图2至图4示出了体现本发明的护膝安全气囊装置Ml。安全气囊装置 Ml的安全气囊47以折叠状态容纳在转向柱罩16的内部并位于转向柱罩16 的下部区域16a中。安全气囊装置M1包括安全气囊47、用于向安全气囊47 供给充气气体的充气装置41以及容纳安全气囊47和充气装置41的外壳或壳 体36。如图14所示，装置M1被设计为安全气囊47在膨胀时推动并打开 形成于转向柱罩16上的门26以展开在就座在驾驶员座中的驾驶员D的膝部 K (KL和KR)的前方。除非另有规定，本说明书中的上/下、前/后和左/右方向意图指代朝正前 方驾驶的车辆的上/下、前/后和左/右方向。如图1至图4所示，转向柱罩16由合成树脂形成为大体方形管状轮廓， 并且安装在从仪表板或仪表盘7向后突出的转向柱3的周围。转向柱罩16 在其未图示区域连接到转向柱3的柱管5，并且其沿着前端朝下定位而后端 朝上定位的转向柱3的轴向Ol (图2)以从安装开口 10向后对角地突出的 方式布置在就座的驾驶员D的前方，安装开口 10形成在仪表盘7上用于安9装转向柱罩16。转向柱3包括主轴4和围绕主轴4安装的柱管5，并且方向 盘1连接到主轴4的后端。仪表盘7包括布置在上侧的上板8和布置在下侧 的下板9。如图5、图10和图13所示，转向柱罩16包括位于其外表面18的从下 侧18a延伸到左侧18b和右侧18c的部位中的门26，门26适于当被安全气 囊47推动时打开以提供允许安全气囊47从其中突露出来的单个安全气囊突 露开口 22。门26相对于仪表盘7的后侧7a (图10)靠后布置，并且包括分 别位于转向柱罩16的下侧18a的下部27、位于左侧18b的左部28和位于右 侧18c的右部29，并且在门26周围是当被安全气囊47推动时将被扯裂的可 扯裂部24。可扯裂部24包括形成于转向柱罩16的内表面上的连续直线凹槽 以使转向柱罩16的厚度变薄。门26绕铰链部26a打开使得门26的前缘26b向后旋转，其中铰链部26a 位于下部27的后缘处并且形成为整体式铰链(integralhinge)。这时，如图5、 图ll、图12和图13所示，左部28和右部29与下部27—起向后打开，它 们各自的下缘与下部27的左右缘连接，然后使它们翻转以与转向柱罩16的 左侧18b和右侧18c接触。如图3、图5和图14所示，该特定实施例的转向柱罩16进一步包括辅 助门30，当被安全气囊47推动时辅助门30适于与门26 —起打开以扩大突 露开口 22的面积。辅助门30包括分别布置在转向柱罩16的下侧18a上的下 门部31、布置在左侧18b上的左门部32以及布置在右侧18c上的右门部33， 并且在它们中的每一个周围是可扯裂部24。辅助门30的下门部31、左门部 32和右门部33适于从各个后缘31b、 32b和33b围绕布置在各个前缘处的铰 链部31a、 32a和33a向前打开。铰链部31a、 32a和33a为整体式铰链。如图2和图3所示，转向柱罩16内部包括侧壁19和20，侧壁19和20 以从转向柱罩16的底壁17a向上延伸的方式沿限定突露开口 22的区域的前 后缘形成。侧壁19和20的左右缘与转向柱罩16的左壁17b和右壁17c连接。 侧壁19和20用于限定储藏空间S，储藏空间S用于容纳折叠的安全气囊47 和与外壳36连接的充气装置41。侧壁19和20还充当外壳36安装在其上的 安装壁。具体而言，侧壁19和20中的每一个包括用于容纳和保持稍后描述 的外壳36的止动凸耳38a和39a的多个槽19a/20a。转向柱罩16内部的用于容纳安全气囊47和充气装置41的储藏空间S在横向上由门26的左部28和右部29、辅助门30的左门部32和右门部33 限定，在前后方向上由稍后描述的外壳36的侧壁38和39限定，在顶侧由同 样稍后描述的外壳36的顶壁37限定，而在底部由门26的下部27和辅助门 30的下门部31限定。如图2至图4所示，外壳36由金属薄板制成并且具有倒置的U形截面。 外壳36包括顶壁37和从顶壁37的前后缘向下延伸的侧壁38和39。侧壁38 和39中的每一个设置有多个各自具有J形截面的止动凸耳38a/39a。止动凸 耳38a和39a被放入转向柱罩16的侧壁19和20的槽19a和20a中，用于和 侧壁19和20连接。顶壁37设置有多个(在该实施例中为两个)用于容纳充 气装置41的安装螺栓44的通孔37a。外壳36充当用于容纳和保持充气装置41和安全气囊47的壳体部位，并 且其被固定到转向柱3的柱管5上。在该实施例中，具体而言，外壳36利用 充气装置41的用于将安全气囊47连接到外壳36的安装螺栓44被固定到柱 管5的托架5a上。而且，在该实施例中，如图2最佳显示的，外壳36的在 横向上排列的两个通孔37a被布置到顶壁37的后侧或向后的方向上以便充气 装置41被固定到外壳36的前后方向的特定方向OD (即，在本实施例中为 后侧)。也就是说，将被称为"单侧方向OD"的特定方向OD在本实施例中为 后侧。如图2至图4所示，充气装置41包括圆柱主体42和保持器43，圆柱主 体42设置有用于排放充气气体的排气口 42a，保持器43由金属薄板制成用 于保持主体42和将安全气囊47连接到外壳36。充气装置41布置为使得充 气装置主体42的轴向02 (图3)沿横向延伸，并且排气口 42a位于主体42 的横向中心。保持器43形成为大体圆柱体，该圆柱体的轴向沿与主体42的 轴向02—致的横向延伸，并且保持器43包括多个(在本实施例中为两个) 在横向上并排布置并且向上延伸的安装螺栓44。安装螺栓44构成将充气装 置主体42安装到外壳或壳体36的器件。保持器43的左右端部区域在下侧被 切除从而形成半管(half-piped)形状(图4中的虚线)。这些切除区域充当 开口 43a用于将从排气口 42a排出的充气气体引导到左右侧。保持器43在其 横向中心的附近还设置有具有减小的尺寸的夹紧部43b用于保持插入保持器 43中的充气装置主体42。保持器43的安装螺栓44除了充当将充气装置41安装到外壳36的器件， 其还将安全气囊47与充气装置41 一起连接到外壳36并且通过螺母45将外 壳36固定到转向柱3的柱管5的托架5a上。尽管在本实施例中安装螺栓44 形成于保持器43上，但是当不使用保持器43时，螺栓44可以形成于充气装 置主体42自身上。如图6、图7、图12和图14所示，安全气囊47在完全膨胀时形成为在 横向上伸长的大体矩形板状。安全气囊47包括在完全膨胀时将分别朝驾驶员 D展开的驾驶员侧壁48和朝转向柱罩16展开的转向柱侧壁49。驾驶员侧壁 48和转向柱侧壁49从聚酯、聚酰胺等的弹性机织织物切成在横向上伸长的 大体相同的矩形，然后将它们在外周缘处缝合以形成非三维安全气囊47。如图6所示，转向柱侧壁49在横向和前后方向两者的中心处设置有沿横 向并排布置的用于容纳充气装置41的安装螺栓44的两个孔51。在该实施例 中，安全气囊47首先连接到外壳36上，然后与充气装置41 一起连接到柱管 5上，因此，安全气囊47的在孔51周围的并且布置充气装置41的区域用作 安装区域50，安装区域50通过用螺母45紧固安装螺栓44而被夹紧在外壳 36的顶壁37和充气装置41的保持器43之间并且被固定在外壳36上。也就 是说，安全气囊47的安装区域50为根据充气装置41的外部轮廓的在横向上 伸长的大体矩形区域，并且布置在转向柱侧壁49的横向和前后方向上的中心 处。如图7所示，安全气囊47内部在安装区域50的前后设置有都与转向柱 侧壁49和驾驶员侧壁48连接的前系链53和后系链54，用于调节安全气囊 在膨胀时的厚度和将从充气装置41排出的充气气体重新引导到左右。前系链 53和后系链54都呈带状并且以和驾驶员侧壁48和转向柱侧壁49相同的方 式由聚酯、聚酰胺等的弹性机织织物制成。在驾驶员侧壁48上的前系链53 的接头53a和后系链54的接头54a位于将驾驶员侧壁48的前后宽度V0大 体相等地三等分的位置。在转向柱侧壁49上的接头53b和54b布置为具有更 大的间距以便在其间轻易地容纳充气装置41。在该特定实施例中，后系链54 的接头54b布置到安全气囊47的后缘47a。完全膨胀时的安全气囊47的前后宽度为覆盖转向柱罩16的从仪表盘7 向后突出的下侧18a和仪表盘7的在安装开口 IO下方以及周围的区域的后侧 7a (图12和图14)以保护驾驶员D的膝部KL和KR。在该实施例中，处于扁平状态的安全气囊47的横向宽度LO为600mm，大约为前后宽度VO的两倍(图6)。充气装置41的横向宽度LI为大约150mm，而前系链53和后系链54的横向宽度LT为大约400mm。
尽管该实施例的安全气囊47包括两个独立的壁48和49，但是安全气囊47的构造有多种选择。例如，安全气囊47可以通过在驾驶员侧壁48和转向柱侧壁49连接到各自周缘的一部分的地方对折单片布料构件并将周缘的残边缝合而形成。
为了将护膝安全气囊装置M1安装在车辆上，首先，将安全气囊47折叠起来。在该实施例中，通过如图8A、图8B、图8C、图9A、图9B、图9C和图9D所示的初步折叠、弯曲、横向收縮和前后收缩的步骤，将转向柱侧壁49和驾驶员侧壁48彼此叠加的变平的安全气囊47折叠起来以装入外壳36中。在安全气囊47折叠前将充气装置41容纳在安全气囊47内部，所以安装螺栓44从安全气囊47突出。在将充气装置41安置在安全气囊47内之后，在驾驶员侧壁48和转向柱侧壁49的外周缘处对安全气囊47进行缝合作业。
初步折叠是这样的步骤将扁平安全气囊47的相对于安装区域50在单侧方向OD上的部位定位到相对于安装区域50在与单侧方向OD相反的方向上的包括安装区域50的部位上，以便减小安全气囊47的前后宽度VO。也就是说，如图8A和图8B所示，使安全气囊47的相对于安装区域50在单侧方向OD上的部位，即靠近后缘47a的部位接近安装区域50，从而形成初步折叠的安全气囊56。在该特定实施例中，将安全气囊47的后部部位向安全气囊47的内部折叠以使其布置在安装区域50下方(见图8B的括号内的图)。
弯曲是这样的步骤将安全气囊47的在安装区域50的左右的部分定位在相对于安装区域50与单侧方向OD相反的部位上。具体而言，如图8B和图8C所示，将初步折叠的安全气囊56的左缘47c和右缘47d沿折痕57朝与单侧方向OD相反的方向折回，折痕57从初步折叠的安全气囊56的后缘56a上的安装区域50的左右附近区域56d以扩展的方式朝左右并且朝与单侧方向OD相反的方向延伸，其中后缘56a为经过初步折叠的安全气囊47在单侧方向OD的部分上的边缘。结果，使后缘56a的布置在安装区域50左右的左后部56b和右后部56c位于从安装区域50的左右周边到与单侧方向OD相反的方向的延伸部上，而在垂直方向上部分56b和56c没有叠加到安装区域50上。在该状态下的安全气囊47将被称作弯曲的安全气囊59。折痕57与后缘56a的角度9和折痕57之间的距离LS被设计为使得，当进行横向收縮时在垂直方向上形成于折痕57的外侧上的脊线58 (图8C)不会与充气装置41重叠。
横向收縮是这样的步骤:将弯曲的安全气囊59折叠在充气装置41下方，以使安全气囊47具有能够装入外壳36的横向宽度L2。参考图8C、图9A和图9B，具体而言，将弯曲的安全气囊59的左缘59a和右缘59b朝转向柱侧壁49折叠，所以它们靠近横向中心以使弯曲的安全气囊59的横向宽度Ll被收縮到可装入外壳36的宽度L2，从而形成横向收縮的安全气囊62。在该实施例中，如图9A所示，将弯曲的安全气囊59的左缘59a和右缘59b沿折痕60折叠到转向柱侧壁49上，以使左缘59a和右缘59b接近初步折叠的安全气囊56的左后缘56b和右后缘56c。随后，将这样折叠的安全气囊的左缘59c和右缘59d沿折痕61进一步折叠到转向柱侧壁49上，以使得左缘59c和右缘59d位于图9B所示的横向上的中心区域上，其中折痕61形成在初步折叠的安全气囊56的左后缘56b和右后缘56c的附近区域中。也就是说，将弯曲的安全气囊59在转向柱侧壁49上以巻拢的方式一共折叠了两次。
在该特定实施例中，横向收縮的安全气囊62的横向宽度L2被构造为略大于充气装置41或安装区域50的横向宽度LI。
前后收縮是这样的步骤:通过将横向收縮的安全气囊62巻拢到能够装入外壳36的宽度VI来减小横向收縮的安全气囊62的前后宽度。具体而言，参考图9B、图9C和图9D，通过将横向收縮的安全气囊62的前缘62a在转向柱侧壁49的一侧巻拢而使其接近安装区域50，以使巻拢区域63在前后方向上与充气装置41平行布置，所述前缘62a为安全气囊的在与单侧方向OD相反的方向上的边缘。因此形成了折叠体64，并且完成了安全气囊47的折叠。
折叠的安全气囊47被未图示的缠绕构件缠绕以保持折叠构造。然后通过将充气装置41的安装螺栓44插入顶壁37的通孔37a，安全气囊47和充气装置41在顶壁37下方被储藏在外壳36的侧壁38和39之间，并且螺栓44与未图示的弹簧螺母紧固在一起，从而形成了包括外壳36、安全气囊47和充气装置41的安全气囊模块SA。通过将安装螺栓44和螺母45固定在一起而将这样装配的安全气囊模块
SA固定到转向柱3的柱管5的托架5a上，然后将从安全气囊激活电路伸出的未示出的引线连接到充气装置主体42。然后将转向柱罩16连接到转向柱3，同时将外壳36的止动凸耳38a和39a装入转向柱罩16的侧壁19和20的槽19a和20a中，这样护膝安全气囊装置Ml就安装在了车辆上。
在本发明的护膝安全气囊装置M1中，如图8C所示，除了图8B中所示的重叠部位66之外，即转向柱侧壁49和驾驶员侧壁48的从安装区域50延伸到后缘47a (或者单侧方向OD上的边缘)并且在安装区域50的横向宽度LI范围内并与充气装置41重叠的区域之外，所述弯曲将安全气囊47的大部分部位布置在前侧，即相对于安装区域50与单侧方向OD相反的一侧。布置到前侧的区域然后经过如图9A和图9B所示的横向收缩到横向宽度L2以装入外壳36，并且如图9D所示进一步经过前后收縮到前后宽度VI以装入外壳36。
利用这种折叠方式，通过初步折叠形成折叠区域，即在与转向柱3的轴向正交的方向上与充气装置41重叠即在充气装置41下方的上述重叠部位66。因此，减小了充气装置41和安全气囊47与充气装置41重叠的区域66的厚度。安全气囊47除了重叠部位66之外的剩余部位全部位于充气装置41的前侧，即在沿转向柱3的轴向01延伸的前后方向上与单侧方向OD相反的一侧，同时巻拢区域63形成于前后收縮中并且与横向设置的充气装置41平行布置。因此，折叠的安全气囊47的前后宽度VI和厚度T很紧凑(图2)。尽管横向宽度L2略大于安装区域50和充气装置41的横向宽度LI，但是它也很紧凑，因为其与宽度LI大体相同。
因此，折叠的安全气囊47和充气装置41的前后宽度VI、横向宽度L2和厚度(或垂直尺寸)T紧凑，从而使外壳36也小型化。
在充气装置41下方与充气装置41重叠的部位66是转向柱侧壁49和驾驶员侧壁48的从安装区域50延伸到安全气囊47在单侧方向OD上的边缘(即，后缘47a)并且在安装区域50的横向宽度LI范围内的小区域。因此，当安全气囊47被供给从充气装置41排出的充气气体G时，由于部位66小，所以重叠部位66较少向下朝驾驶员D突出。
因此，本发明的护膝安全气囊装置Ml阻止安全气囊47在展开时朝驾驶员D突出，并且其尺寸紧凑。
15当安全气囊装置Ml被激活时，充气气体G从充气装置主体42的排气
口 42a排出，并且经由在保持器43左右的开口 43a被供给到安全气囊47。然后，供给有充气气体G的安全气囊47推动并且打开门26和辅助门30，并且以与折叠步骤大体相反的方式从打开的突露开口 22打开和膨胀。也就是说，安全气囊47的经过前后收縮的区域63首先打开。因为部位63被巻拢，且与其他折叠方法如波纹管折叠相比巻拢需要更多的时间来摊开或打开，因此其摊开伴随有在横向收縮中形成的折痕61和60的打开。也就是说，在巻拢区域63的摊开完成之前，安全气囊47通过如图IIA、图IIB、图12A、图13A、图13B和图14A所示横向收縮的折叠的打开而很快地向左右膨胀，甚至一部分经过弯曲的部位也朝左右打开。
然后如图12A和图14A所示，安全气囊47朝左右完全膨胀，并且靠近前缘47a的部位(即，在与单侧方向OD相反的一侧上的部位)完全摊开。在弯曲中形成的折叠也被打开，并且相对于安装区域50在单侧方向OD —侧的部位66朝单侧方向OD打开，然后整个安全气囊47如图10、图12B和图14B所示完全膨胀。
因为将安全气囊47的大部分部位折叠的横向收縮和前后收縮都在转向柱侧壁49的一侧进行，所以朝向左右的打开和朝与单侧方向OD相反侧的摊开进行而没有朝驾驶员D突出，从而加速了朝左右的打开。
也就是说，如图14A和图14B所示，安全气囊47在完全朝左右扩展之后膨胀并且变厚，而没有朝驾驶员D突出。因此，安全气囊47优选地用于安装在靠近驾驶员D的转向柱上的护膝安全气囊装置M1。
因此，护膝安全气囊装置M1尺寸紧凑，同时确保安全气囊47朝四个方向的平稳展开性能。而且，尽管装置M1安装在靠近驾驶员D的转向柱罩16上，但是其使安全气囊47以充分变厚的状态展开在从转向柱罩16的下侧延伸到在转向柱罩16左右的仪表盘7的后表面7a的区域内，以发挥减震性能。
在前述实施例中，充气装置41在外壳36内部所布置的单侧方向OD为后侧。也就是说，充气装置41布置到外壳36的后侧，而安全气囊47的巻拢区域63布置到外壳36的前侧(图2和图IIA)。在转向柱3被构造为通过将靠近方向盘1布置的外壳36向前移动而轴向收縮以吸收冲击能的情况下，该构造是有利的。具体而言，如果外壳36如图IO中双点划线所示向前移动因而转向柱3吸收冲击能并且外壳36接合位于转向柱3的固定区域的作为伸縮机构或倾斜机构的固定构件68，则所述构件68将仅接合外壳36的己经发射(launched)安全气囊47的侧壁38并且比充气装置41可更弹性地变形，而不是刚性充气装置41，这将导致侧壁38的弹性变形，不会阻止转向柱3吸收冲击能。
如果不考虑上述优点，则外壳和充气装置的布置可以如图15至图17中所示的下述可选实施例中那样被调换。在这些图中示出的护膝安全气囊装置M2中，充气装置41A布置到外壳36A内部的前侧，而安全气囊47A的巻拢区域63布置到充气装置41A的后侧。该实施例中的安全气囊47A具有与前述实施例的安全气囊47相同的结构，并且经过了与安全气囊47的折叠前后对称的折叠。
为了描述安全气囊47A的折叠，初步折叠是这样进行的将扁平的安全气囊47A的相对于安装区域50在单侧方向OD上的部位定位在相对于安装区域50在与单侧方向OD相反的方向上的包括安装区域50的部位上，以便减小安全气囊47A的前后宽度V0。具体而言，如图16A和图16B所示，使安全气囊47A的相对于安装区域50在单侧方向OD上的部位，即靠近前缘47b的部位接近安装区域50，从而形成初步折叠的安全气囊56A。在该特定实施例中，将安全气囊47A的前部部位向安全气囊47A的内部折叠以使其布置在安装区域50的下方(见图16B的括号内的图)。
弯曲是这样进行的将前缘56e (初步折叠的安全气囊56A在单侧方向OD上的边缘)的布置在安装区域50左右的左前部56f和右前部56g定位在从安装区域50的左右周边到与单侧方向OD相反的方向的延伸部上，而在垂直方向上部分56f和56g没有叠加到安装区域50上(图16B和图16C)，以使安全气囊47A的在安装区域50的左右的部分位于相对于安装区域50与单侧方向OD相反的部位上。具体而言，将初步折叠的安全气囊56A的左缘47c和右缘47d沿折痕57朝与单侧方向OD相反的方向折回，折痕57从初步折叠的安全气囊56A的前缘56e上的安装区域50的左右附近区域56h以扩展的方式朝与单侧方向od相反的方向延伸，从而形成弯曲的安全气囊59A。
参考图16C、图17A和图17B，在横向收縮中，将弯曲的安全气囊59A的左缘59a和右缘59b折叠在转向柱侧壁49的一侧，所以它们接近横向中心以使弯曲的安全气囊59A的横向宽度Ll被收縮到可装入外壳36A的宽度L2，从而形成横向收縮的安全气囊62A。在图示实施例中，如图17A所示，将弯曲的安全气囊59A的左缘59a和右缘59b沿折痕60折叠到转向柱侧壁49上，以使左缘59a和右缘59b靠近初步折叠的安全气囊56A的左前缘56f和右前缘56g。随后，将这样折叠的安全气囊的左缘59c和右缘59d进一步沿折痕61朝彼此折叠到转向柱侧壁49上，以使左缘59c和右缘59d如图17B所示位于横向上的中心区域，其中折痕61形成在初步折叠的安全气囊56A的左前缘56f和右前缘56g的附近区域中。也就是说，将弯曲的安全气囊59A在转向柱侧壁49的一侧以巻拢的方式一共折叠了两次。
在前后收縮中，将横向收縮的安全气囊62A在前后方向上巻拢和收縮到能够装入外壳36A的宽度VI。具体而言，参考图17B、图17C和图17D，横向收縮的安全气囊62A的后缘62b，即安全气囊的在与单侧方向OD相反的方向上的边缘通过在转向柱侧壁49的一侧巻拢而接近安装区域50，以使巻拢区域63在前后方向上与充气装置41A平行布置。如此形成了折叠体64 A 。
回到安全气囊装置Ml，装置Ml的安全气囊47在安装区域50的前后设置有前系链53和后系链54，前系链53和后系链54各自呈带状并且与转向柱侧壁49和驾驶员侧壁48连接，以用于调节安全气囊47膨胀时的厚度和将从充气装置41排出的充气气体G重新引导到左右。当安全气囊47展开时，系链53和54有助于在安全气囊47厚度增加之前加速安全气囊47朝左右的打开，因此，安全气囊47优选地用于安装在靠近驾驶员D的转向柱上的护膝安全气囊装置M1。
在前述实施例的前后收縮中，横向收縮的安全气囊62的在与单侧方向OD相反的一侧上的前缘62a在与充气装置41平行布置之前在转向柱侧壁49一侧朝安装区域50巻拢成巻拢区域63。然而，横向收縮的安全气囊62的在与单侧方向OD相反的一侧上的部位可以在驾驶员侧壁48的一侧巻拢。还将了解的是，可以以波纹管或手风琴式的方式折叠横向收縮的安全气囊62的在与单侧方向OD相反的一侧上的部位，并且将这样折叠的区域与充气装置41平行地定位。然而，当考虑到安全气囊47朝左右打开时，巻拢折叠对于前后收縮将是理想的，并且当考虑到阻止安全气囊47朝驾驶员D的突出时，在转向柱侧壁49的一侧的巻拢折叠将是更理想的。
而且，尽管前述实施例的横向收縮包括巻拢折叠，但是还可以这样进行通过在转向柱侧壁49的一侧以波纹管的方式折叠弯曲的安全气囊59的左右边缘部位59a和59b，以将弯曲的安全气囊59的横向宽度LI减小到可装入外壳36的宽度L2。此外，也可以这样进行在驾驶员侧壁48的一侧通过巻拢或以波纹管的方式折叠弯曲的安全气囊59的左右边缘部位59a和59b。然而，理想的是通过巻拢折叠或波纹管折叠在转向柱侧壁49的一侧折叠弯曲的安全气囊59的左右边缘部位59a和59b，因为这样将阻止安全气囊47在打开时朝驾驶员D突出。
而且，在前述实施例的弯曲步骤中，初步折叠的安全气囊56的左缘47c和右缘47d朝与单侧方向OD相反的方向折叠到转向柱侧壁49上。然而，弯曲可以在驾驶员侧壁48的一侧执行。然而像上述实施例中的一样在转向柱侧壁49的一侧的弯曲理想的，因为这样将阻止在安全气囊47在打开时安全气囊47朝驾驶员D突出。
尽管在初步折叠的步骤中将后缘47a (单侧方向OD上的边缘)向安全气囊47内部折叠，但是后缘区域47a可以折叠在驾驶员侧壁48上。然而，理想的是将后缘区域47a朝安全气囊47的内部折叠以阻止安全气囊47朝驾驶员D突出。不可接受的是将相对于安装区域50在单侧方向OD上的部位折叠到转向柱侧壁49 一侧上，因为这样所述部位可能被夹紧在安装区域50和外壳36之间，从而阻止了在安全气囊展开时初步折叠的打开。
19
权利要求
1、一种适于安装在转向柱罩的下部区域的护膝安全气囊装置，所述转向柱罩覆盖从仪表板向后突出的车辆的转向柱，所述安全气囊装置包括安全气囊，其通过下面详述的折叠方法折叠起来并且容纳在所述转向柱罩内部的下部部位上的壳体中，并且当供给有充气气体时从所述转向柱罩突露出来并且从所述壳体向四个方向伸展以展开在驾驶员的膝部的前方，所述安全气囊为包括具有在横向上伸长的相同的大体矩形外部轮廓的转向柱侧壁和驾驶员侧壁的非三维安全气囊，并且所述安全气囊适于膨胀成在横向上伸长的大体矩形板状，并且所述安全气囊包括在所述转向柱侧壁的横向和前后方向的中心处的安装区域，所述安全气囊在所述安装区域连接到所述壳体；以及充气装置，其储藏在所述安全气囊的内部用于向所述安全气囊供给充气气体并且将所述安全气囊连接到所述壳体上，所述充气装置包括设置有用于排放所述充气气体的排气口并且布置为使得其轴向沿横向延伸的圆柱主体；以及在所述安全气囊的所述安装区域的位置处将所述主体和所述安全气囊安装在所述壳体上的器件，所述充气装置在所述壳体内部布置在前后方向中的任意一个方向上，假定所述充气装置在所述壳体内部布置的所述一个方向为单侧方向，所述安全气囊的所述折叠方法包括初步折叠，将扁平的所述安全气囊的相对于所述安装区域在所述单侧方向上的部位折叠，以使所述部位与所述安装区域重叠并且靠近，从而减小所述安全气囊的前后宽度；弯曲，将经过所述初步折叠的所述安全气囊的左右周边部位沿折痕朝与所述单侧方向相反的方向弯曲，以使经过所述初步折叠的所述安全气囊的在所述单侧方向上的边缘的布置在所述安装区域左右的左右部分位于从所述安装区域左右到与所述单侧方向相反的方向的延伸部上，而在垂直方向上经过所述初步折叠的所述安全气囊的左右周边部位不与所述安装区域重叠，所述折痕从经过所述初步折叠的所述安全气囊在所述单侧方向上的边缘上的所述安装区域的左右附近区域以扩展的方式朝与所述单侧方向相反的方向延伸；横向收缩，将经过所述弯曲的所述安全气囊的左右端部折叠并且使所述左右端部接近所述安全气囊的横向中心但是在所述充气装置下方或上方，以使所述安全气囊在横向上收缩以装入所述壳体；以及前后收缩，将经过所述横向收缩的所述安全气囊的在与所述单侧方向相反的一侧上的边缘折叠并使所述边缘接近所述安装区域，并且将这样形成的折叠区域定位成与所述充气装置平行，以使所述安全气囊在前后方向上收缩以装入所述壳体。
2、 根据权利要求1所述的护膝安全气囊装置，其中所述前后收縮包括将经过所述横向收縮的安全气囊的包含与所述单侧方向相反的一侧上的边缘的 区域朝向所述安装区域巻拢，并且将这样巻拢的区域定位成与所述充气装置 平行。
3、 根据权利要求2所述的护膝安全气囊装置，其中所述巻拢是在所述转 向柱侧壁的一侧进行的。
4、 根据权利要求1所述的护膝安全气囊装置，其中在所述横向收縮中将 经过所述弯曲的所述安全气囊的左右端部折叠是在所述转向柱侧壁的一侧进 行的。
5、 根据权利要求1所述的护膝安全气囊装置，其中将经过所述初步折叠 的所述安全气囊的左右周边部位朝与所述单侧方向相反的方向弯曲是在所述 转向柱侧壁的一侧进行的。
6、 根据权利要求1所述的护膝安全气囊装置，其中所述初步折叠包括将 所述安全气囊的相对于所述安装区域在所述单侧方向上的部位向所述安全气 囊内部折叠。
7、 根据权利要求1所述的护膝安全气囊装置，其中所述充气装置在所述 壳体内部所布置的所述单侧方向为后侧。
8、 根据权利要求1所述的护膝安全气囊装置，其中所述安全气囊包括在 所述安装区域的前后的前系链和后系链，所述前系链和后系链各自呈带状并 且与所述转向柱侧壁和所述驾驶员侧壁连接，用以调节所述安全气囊在膨胀时的厚度和将从所述充气装置排出的充气气体重新引导到左右。
9、 根据权利要求8所述的护膝安全气囊装置，其中所述前系链和所述后 系链在转向柱侧壁处的接头之间的距离大于所述前系链和所述后系链在所述 驾驶员侧壁处的接头之间的距离。
全文摘要
护膝安全气囊装置安装在覆盖从仪表板向后突出的车辆的转向柱的转向柱罩的下部区域。折叠并容纳在壳体中的安全气囊(47)当供给有来自充气装置(41)的充气气体时从壳体突露出来并且向四个方向伸展以展开在驾驶员的膝部的前方，所述充气装置(41)储藏在安全气囊(47)内部并且布置在壳体的后侧。安全气囊(47)在储藏在壳体中之前折叠为使得连接到壳体的区域(50)的左右部位折叠在转向柱侧壁(49)的一侧上以减小安全气囊(47)的横向宽度L2，而在垂直方向上安装区域(50)的左右部位没有叠加在充气装置(41)上，并且安装区域(50)的前侧的折叠区域(63)定位为与充气装置(41)平行并且在充气装置(41)的前方。
文档编号B60R21/237GK101568449SQ20088000125
公开日2009年10月28日 申请日期2008年1月9日 优先权日2007年1月15日
发明者尾藤和彰, 深渡瀬修, 真田晃圭, 足立裕一 申请人:丰田自动车株式会社