附带于转向管柱的膝部安全气囊装置的制作方法

专利名称：附带于转向管柱的膝部安全气囊装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种附带于转向管柱的膝部安全气囊装置，其用于在
前方发生碰撞时，使膝部安全气囊从转向管柱的管柱外壳中膨胀展开， 从而约束乘员的膝部。
背景技术：
—直以来，出于保护乘员膝部的目的，提出了各种附带于转向管
柱的膝部安全气囊装置。例如，在下述专利文献l、 2中，公开了在转 向管柱的管柱外壳内配置了安全气囊组件的所谓附带于转向管柱的膝 部安全气囊装置。
专利文献l:日本特开平9-104317号公报
专利文献l:日本特开2002-37003号公报 但是，上述在先技术中的任何一个技术都没有从以下观点进行研
究，即，当存在多个向转向管柱的下方侧突出的干涉物时，在与这些 干涉物的相互关系中，如何实现小型化地收纳安全气囊组件，并使安 全气囊组件与乘员膝部的距离接近于最短。 尤其是，通常出于下述目的，即当发生前方碰撞时在方向盘通过
驾驶员席用的安全气囊被输入了向轴向前方作用的载荷的情况下，为 了抑制朝向乘员一侧的反作用力的目的，将转向柱管设为可收縮的结 构，但是对于还需考虑当时的转向柱管行程的安全气囊组件安装结构 而言，将进一步增加设计的难度。

发明内容
本发明是考虑到上述实际情况而进行的，其第一目的在于，获得
一种附带于转向管柱的膝部安全气囊装置，该装置即使对于在转向管 柱的后端侧下方存在多个干涉物的转向管柱结构，也能够迅速地约束 乘员的膝部。并且，本发明的第二目的在于，获得一种附带于转向管 柱的膝部安全气囊装置，该装置能够在发生前方碰撞时尽量抑制或者 防止转向柱管的收縮动作受到妨碍。解决课题的方法 权利要求1的发明为， 一种附带于转向管柱的膝部安全气囊装置，
其被配置在覆盖转向管柱后端侧的管柱外壳内，所述转向管柱的构成 包括转向轴和覆盖转向轴的转向柱管，其中，在所述转向管柱中，设
置有第1干涉物，其被固定在转向柱管的后端侧，并以部分向转向
柱管的下方侧突出的状态配置；第2干涉物，其被固定在所述转向柱
管的后端侧，且被固定在相对于第1干涉物、向转向管柱前端侧仅离 开规定距离的位置上，并以部分向转向柱管的下方侧突出的状态配置，
在所述转向柱管上的所述第1干涉物和所述第2干涉物之间且转向柱 管的下部外周面一侧配置有安全气囊组件，所述安全气囊组件的构成
包括气体发生装置，在碰撞时发生气体；膝部安全气囊，以折叠状
态收纳在管柱外壳的内侧，并因被提供气体而从管柱外壳向乘员的膝 部一侧膨胀展开。 权利要求2的发明为，在如权利要求1所述的附带于转向管柱的
膝部安全气囊装置中，其特征在于，所述第1干涉物为组合开关；所 述第2干涉物为壳体，所述壳体用于将转向柱管支承在沿车辆宽度方 向延伸的仪表板加固件上。 权利要求3的发明为，在如权利要求1或2所述的附带于转向管
柱的膝部安全气囊装置中，其特征在于，所述转向柱管的构成为双层 管结构，通过规定值以上的载荷输入而能够在规定行程范围内收縮， 而且，将所述气体发生装置配置在安全气囊组件内的靠近所述第1干 涉物一侧，并且将所述折叠状态的膝部安全气囊配置在安全气囊组件 内的所述第2干涉物一侧，且邻接于气体发生装置。 权利要求4的发明为，在如权利要求3所述的附带于转向管柱的
膝部安全气囊装置中，其特征在于，所述安全气囊组件的组件外壳由 具有挠性或者柔性的材料构成。 权利要求5的发明为，在如权利要求3所述的附带于转向管柱的
膝部安全气囊装置中，其特征在于，利用安装构件将所述安全气囊组 件固定在转向柱管上的第1干涉物的附近部位。 权利要求6的发明为，在如权利要求5所述的附带于转向管柱的
膝部安全气囊装置中，其特征在于，在所述第2干涉物上与所述安装 构件对置的部位处，或者在转向柱管收縮时与所述第2干涉物进行一体相对移动的固定侧套管上的与所述安装构件对置的部位处，设有用 于避免与该安装构件相互干涉的避让部。 权利要求7的发明为，在如权利要求4所述的附带于转向管柱的
膝部安全气囊装置中，其特征在于，使用后端侧安装构件将所述安全 气囊组件的组件外壳的后端侧固定在转向柱管的第1干涉物附近部位，
并使用前端侧安装构件将该组件外壳的前端侧固定在第2干涉物上。 权利要求8的发明为，在如权利要求7所述的附带于转向管柱的
膝部安全气囊装置中，其特征在于，将所述后端侧安装构件和所述前 端侧安装构件配置为，从转向管柱的轴向观察时，二者在车辆宽度方 向上不重叠。 权利要求9的发明为，在如权利要求4所述的附带于转向管柱的
膝部安全气囊装置中，其特征在于，使用后端侧安装构件将所述安全 气囊组件的组件外壳的后端侧固定在转向柱管的第1干涉物附近部位， 并使用前端侧安装构件将该组件外壳的前端侧能够以相对于转向柱管 进行滑动的方式支承。 权利要求10的发明为，在如权利要求7所述的附带于转向管柱的
膝部安全气囊装置中，其特征在于，所述后端侧安装构件被形成为从 转向管柱的轴向观察时大致呈M字形状，并具有中间部，其被固定 在转向柱管的第1干涉物附近部位； 一对支脚部，其被配置在组件外 壳的后端侧外侧面上，而所述支脚部上固定有气体发生装置。 权利要求11的发明为，在如权利要求1所述的附带于转向管柱的
膝部安全气囊装置中，其特征在于，所述转向管柱具有电动式的倾斜 /伸縮机构。 权利要求12的发明为，在如权利要求11所述的附带于转向管柱
的膝部安全气囊装置中，其特征在于，所述第2干涉物为倾斜电机或 伸縮电机。 根据权利要求1所述的本发明，第1干涉物和第2干涉物以仅离
开规定距离的状态被配置在转向管柱的后端侧。并且，该第1干涉物 和该第2干涉物以部分向转向柱管的下方侧突出的状态配置。 在上述限制下，在本发明中，由于构成中包括气体发生装置和膝
部安全气囊的安全气囊组件被配置在有限的空间内， 转向柱管中的第1干涉物和第2干涉物之间且在转向柱管的下部外周面一侧，所以， 能够在前方发生碰撞时使膝部安全气囊迅速地膨胀展开，从而约束乘 员的膝部。 S卩，由于通过在该位置上配置安全气囊组件，使得从侧面观察时
转向管柱和乘员膝部的距离基本上成为最短距离，所以，能够大幅减 少膝部安全气囊的容量和气体发生装置的输出功率。因此，使得折叠 状态下的膝部安全气囊和气体发生装置也相应地变得非常小型化，从 而能够获得整体上非常小型的安全气囊组件。其结果是，即使存在限 制，即第1干涉物和第2干涉物这种干涉物以仅离开规定距离的状态 被配置在转向管柱的轴向上的情况下，也能够设置安全气囊组件。 根据权利要求2所述的本发明，组合开关作为第1干涉物被固定
在转向柱管的后端侧，但是，在装配状态下，该组合开关以部分向转 向柱管的下方侧突出的状态配置。另外，用于将转向柱管支承在仪表 板加固件上的壳体作为第2干涉物而被固定在转向柱管的后端侧，但 是在装配状态下，该壳体以部分向转向柱管的下方侧突出的状态配置。 而且，安全气囊组件被配置在二者之间。因此，由于本发明本来就具 有下述的技术思想，即，使安全气囊以与乘员膝部之间的大致最短距 离而膨胀展开，从而减少膝部安全气囊的容量和充气装置的容量，以 实现安全气囊小型化，所以，不仅在组合开关被配置在转向柱管的后 端侧的情况下，即使在壳体以与组合开关对置的形式配置的情况下， 也能够设置安全气囊组件。
f0022] 根据权利要求3所述的本发明，在前方发生碰撞时如果转向柱管
被输入了规定值以上的载荷，那么设计为双层管结构的转向柱管就将 在规定行程的范围内收縮。由此，第1干涉物和第2干涉物的相对距 离将縮短，但是，在本发明中，由于把作为刚体的气体发生装置配置 在靠近第1干涉物一侧，并且将折叠状态的膝部安全气囊配置在第1 干涉物一侧，且邻接于气体发生装置(即，由于向第1干涉物一侧偏 移配置气体发生装置)，所以，完全不会妨碍转向柱管的收縮动作，或 即便产生妨碍也将被控制在最小限度。 根据权利要求4所述的本发明，由于除了前述的气体发生装置偏
移配置之外，构成中包括气体发生装置和折叠状态的膝部安全气囊的 安全气囊组件的组件外壳由具有挠性或柔性的材料构成，所以，即使 当转向柱管收縮时第2干涉物对安全气囊组件多少有些干涉，但由于组件外壳和膝部安全气囊将柔软地变形，所以转向柱管的移动行程(吸 能行程)不会减少。 根据权利要求5所述的本发明，由于利用安装构件将安全气囊组
件固定在转向柱管上的第1干涉物附近部位，所以，不仅偏移配置气 体发生装置，安全气囊组件向转向柱管上安装的安装点也设定在第1 干涉物一侧，从而进一步消除了转向柱管的收縮动作受到妨碍的可能。 根据权利要求6所述的本发明，由于在第2干涉物上与所述安装
构件对置的部位处，或者在转向柱管收縮时与该第2干涉物进行一体 相对移动的固定侧套管上的与安装构件对置的部位处，设有用于避免 与该安装构件相互干涉的避让部，所以，可以避免在转向柱管收縮时 第2干涉物或者固定侧套管与安装构件相互干涉。而且，前述的"偏 移配置气体发生装置"所要解决的问题为，避免气体发生装置与第2 干涉物相干涉，但是，在本发明中所要解决的问题为，不是气体发生 装置，而是用于固定安全气囊组件的安装构件，与第2干涉物对置配 置，或者与在转向柱管收縮时与该第2干涉物进行一体相对移动的固 定侧套管对置配置的情况下，避免该安装构件与第2干涉物或者固定 侧套管相干涉。 根据权利要求7所述的本发明，由于在组件外壳由具有挠性或者
柔性的材料构成的情况下，在前后两处位置上将该组件外壳固定在转 向柱管上，所以，能够以两点支承安全气囊组件，而不是单点支承安 全气囊组件。另外，由于使用前端侧安装构件将组件外壳的前端侧固 定在第2干涉物上，所以，在第2干涉物为用于将转向柱管固定在仪
表板加固件上的壳体的情况下(权利要求2)，可以提高车辆行驶时安 全气囊组件对于震动的刚性。 根据权利要求8所述的本发明，由于将后端侧安装构件和前端侧
安装构件配置为，从转向管柱的轴向观察时，二者在车辆宽度方向上 不重叠，所以，能够避免在转向柱管收縮时后端侧安装构件和前端侧 安装构件的相互干涉。 根据权利要求9所述的本发明，由于在组件外壳由具有挠性或者
柔性的材料构成的情况下，在前后两处位置上将该组件外壳固定于转 向柱管上，因此，能够以两点支承安全气囊组件，而不是单点支承安 全气囊组件。另外，由于使用前端侧安装构件将安全气囊组件的组件外壳的前端侧以能够相对于转向柱管进行滑动的方式支承，所以，即 使在转向柱管收縮时第2干涉物干涉前端侧安装构件，通过前端侧安 装构件在转向柱管上滑动从而使组件外壳弯曲等方式，也能够吸收转 向柱管的移动行程。 根据权利要求10所述的本发明，后端侧安装构件被形成为，从转
向管柱的轴向观察时大致呈M字形状。后端侧安装构件的中间部被固 定在转向柱管的第1干涉物附近部位。另外，后端恻安装构件的一对 支脚部被配置在组件外壳后端侧的外侧面上，而该后端侧安装构件的 一对支脚部上固定有安全气囊组件的气体发生装置。 根据权利要求11所述的本发明，转向管柱具有电动式的倾斜/伸
縮机构。与具有手动式的倾斜/伸縮机构的转向管柱相比，具有电动 式的倾斜/伸縮机构的转向管柱由于所设置的倾斜/伸縮机构，而在 转向柱管的下方侧容易设置第2干涉物。 根据权利要求12所述的本发明，第2干涉物为倾斜电机或者伸縮
电机。即，在具有电动式的倾斜/伸縮机构的转向管柱中，其具有倾 斜电机和伸縮电机，并且，在该倾斜电机或者该伸縮电机作为转向管 柱的第2干涉物而存在的情况下很有效果。
发明效果 如上述说明所述，权利要求1所述的本发明具有如下优异的效果，
艮P，即使对于在转向管柱的后端侧下方存在多个干涉物的转向管柱结 构，也能够迅速地约束乘员的膝部。 权利要求2所述的本发明的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置
具有如下优异的效果，即，即使第1干涉物和第2干涉物的组合为组 合开关和用于固定转向管柱的壳体，也能够灵活地应对，将膝部安全 气囊安装在二者之间。 权利要求3所述的本发明的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置
不仅具有根据权利要求1和权利要求2所述的本发明取得的效果，而 且还具有如下优异效果，即，在前方发生碰撞时，能够尽量抑制或者 防止转向柱管的收縮动作由于其与气体发生装置的关系而受到妨碍。 权利要求4所述的本发明的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置
具有如下优异的效果，g卩，即使在转向柱管收縮时第2干涉物对安全气囊组件多少有些干涉，也能够确保被预先设定的转向柱管的移动行 程(吸能行程)。另外，该效果还可以被拓展为如下效果，S卩，即使在 第1干涉物和第2干涉物的距离较短的限制下，也能够将安全气囊组 件设置在二者之间。 权利要求5所述的本发明的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置
具有如下优异的效果，g卩，在前方发生碰撞时，能够尽量抑制或者防 止转向柱管的收縮动作由于其与安装构件的关系而受到妨碍。 权利要求6所述的本发明的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置
具有如下优异的效果，§卩，在前方发生碰撞时，可以更加可靠地抑制 或者防止转向柱管的收縮动作由于其与安装构件的关系而受到妨碍。 权利要求7所述的本发明的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置
具有如下优异的效果，S卩，能够在稳定的状态下将安全气囊组件支承 在转向柱管上，并能够抑制车辆行驶时发生的震动。 权利要求8所述的本发明的附带于转向管柱的膝 部安全气囊装置
具有如下优异的效果，即，当第1干涉物和第2干涉物的距离较短时， 在即使采用了通过由具有挠性或者柔性的材料构成组件外壳来避免妨 碍转向柱管的收縮动作的方法，但仍然有可能由于组件外壳的安装构 件的原因而造成行程减少的情况下，也能够确保转向柱管的移动行程。 权利要求9所述的本发明的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置
具有如下优异的效果，即，能够在稳定的状态下将安全气囊组件支承 在转向柱管上，并在前方发生碰撞时，能够更加可靠地抑制或者防止 转向柱管的收縮动作由于其与安装构件的关系而受到妨碍。 权利要求10所述的本发明的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置 具有如下优异的效果，S卩，由于后端侧安装构件被形成为从转向管柱 的轴向观察时大致呈M字形状，因而能够将安装气囊组件(的气体发 生装置)平衡地支承在转向柱管的第l干涉物附近部位。 权利要求11所述的本发明的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置
具有如下优异的效果，S卩，其适合于在具有电动式的倾斜/伸縮机构 的转向管柱上安装膝部安全气囊装置的情况。 权利要求12所述的本发明的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置 具有如下优异的效果，即，其适合于采用了将电动式的倾斜/伸縮机
ii构的倾斜电机或者伸縮电机作为第2干涉物而配置的设计的转向管柱。


图1为以侧面表示第1实施方式中的附带于转向管柱的膝部安全
气囊装置的整体构造的纵剖视图。
图2为放大表示图1所示附带于转向管柱的膝部安全气囊装置的 主要部分的主要部分纵剖视放大图。
图3为放大表示第2实施方式中的附带于转向管柱的膝部安全气 囊装置的主要部分的主要部分纵剖视放大图。
图4为放大表示图3所示的壳体、转向柱管以及安装托架的配置 关系的立体放大图。
图5为表示第2实施方式的改变例，即作为前侧安装构件使用压 入构件的改变例的与图3相对应的主要部分纵剖视放大图。
图6为放大表示第3实施方式的附带于转向管柱的膝部安全气囊 装置的主要部分的主要部分纵剖视放大图。 图7为放大表示沿图6的7-7线截断后的状态的剖视放大图。
图8为放大表示沿图6的8-8线截断后的状态的剖视放大图。
图9为表示相对于外套管的内套管的支承结构和避让部的转向柱 管的立体分解图。
图IOA为内套管轴端面方向的剖视图(图9的A-A线剖视图)。
图IOB为外套管的轴端面剖视图(图9的B-B线剖视图)。
图11A为表示图10B所示的支承结构的第一个改变例的主要部分 剖视放大图。
图11B为表示图10B所示的支承结构的第二个改变例的主要部分 剖视放大图。
具体实施例方式
[第1实施方式] 下面，利用图1和图2，对本发明的附带于转向管柱的膝部安全气
囊装置的第1实施方式进行说明。而且，图1的箭头FR表示的是车辆 前方，箭头UP表示的是车辆上方。 在图1中，图示了表示本实施方式的附带于转向管柱的膝部安全
气囊装置10的整体结构的纵剖视图。另外，在图2中，图示了放大该 附带于转向管柱的膝部安全气囊装置10的主要部分的纵剖视图。而且， 在图2中，将转向管柱12的朝向调至水平方向而进行图示。 如上述图中所示，在仪表板14的驾驶员席一侧形成有用于贯穿转
向管柱的开口部16，转向管柱12穿过该开口部16并以前倾的状态配 置。另外，在面向仪表板14的开口部16的位置上，覆盖转向管柱12 后端侧的管柱外壳18以向车厢19 一侧突出的状态配置。而且，管柱 外壳18被设置为垂直双瓣结构，由管柱上部外壳20和管柱下部外壳 22构成。 转向管柱12的整体结构 首先，对转向管柱12的整体结构(吸能机构、倾斜/伸縮机构)
进行概述。 转向管柱12的构成包括，配置在轴心部上的转向主轴24、覆盖该
转向主轴24并由车身支承的转向柱管26、和配置在该转向柱管26的 前部侧的倾斜/伸縮驱动机构部28。 转向主轴24被分割为，配置在乘员一侧的转向主轴上段30和配
置在与乘员相反一侧的转向主轴下段32。方向盘34通过未图示的锁紧 螺母而被固定在转向主轴上段30的后端部。另外，转向主轴下段32 的下端部通过万向联轴节而与未图示的中间轴的上端部连接。而且， 中间轴的下端部与未图示的转向齿轮箱连接。 上述的转向主轴上段30的前端部和转向主轴下段32的后端部以
规定的搭接量通过花键配合连接。由此，转向主轴24能够通过伸縮操 作而调节转向盘34的前后位置，并且当规定值以上的载荷从转向盘34 一侧加向转向主轴24的轴向前侧时，转向主轴24将能够在规定行程的范围内收縮(能够沿轴向移动)。而且，由于转向主轴上段30和转
向主轴下段32通过花键配合而连接，所以，其中一方无法相对于另一 方进行相对旋转。由此，被施加在方向盘34上的转向力通过转向主轴 24被传递到中间轴，进而被传递到转向齿轮箱。而且，中间轴也具有 与转向主轴24相同的收縮结构，通过从转向齿轮箱输入规定值以上的 载荷(地面冲击载荷)，中间轴也能够在规定行程的范围内收縮(能够 沿轴向移动)。 另一方面，覆盖上述转向主轴24的转向柱管26，也与转向主轴
24同样地采用可收縮的结构。g卩，转向柱管26为双层管结构，其由配 置在乘员一侧的内套管36和配置在与乘员相反一侧的外套管38组成。 而且，转向主轴24通过未图示的轴承而被转向柱管26相对旋转自如 地支承。需要补充说明的是，虽然在该实施方式中，外套管38的直径 被设定为大于内套管36的直径，并且这种设定是通常设定，但是，也 可以将直径的大小关系设定成与本实施方式相反。 上述转向柱管26由配置在仪表板14内的仪表板加固件40支承。
仪表板加固件40沿车辆宽度方向延伸，从俯视观察时在配置转向管柱 12的位置上通过焊接等方式而固定有转向支架42。在该转向支撑42 的后端下部，通过固定在后述的壳体48上端部的上部托架44，而螺栓 连结。另外，在转向支撑42的前端下部处螺栓连结有，安装在与外套 管38—体化的倾斜/伸縮驱动机构部28上的下部托架46。而且，在 本实施方式中，将下部托架46设定在倾斜/伸縮驱动机构部28上， 但是并不仅限于此，也可以将下部托架46设定在外套管38的前端上 部附近。也就是说，在本实施方式的转向装置中，由于采用了电动式 的倾斜/伸缩机构，所以，只不过是作为一个例子而将下部托架46设 定在倾斜/伸縮驱动机构部28上。 下面，对倾斜/伸縮驱动机构部28构造的一个示例进行概述，倾
斜驱动机构部具有倾斜电机，当倾斜电机旋转驱动时，通过蜗轮和蜗 杆等驱动力传递机构，进给丝杆(倾斜蜗杆)将围绕轴线转动。在进 给丝杆上，以能够沿轴向移动的方式螺合有倾斜上行滑块，根据该倾 斜上行滑块在轴向上的移动量，转向管柱12围绕中心轴O而在规定角 度e (参照图l)的范围内上下移动。伸縮驱动机构部具有伸縮电机， 当伸縮电机驱动旋转时，通过蜗轮和蜗杆等驱动力传递机构，进给丝 杆(伸縮螺杆)将围绕轴线转动。直立设置有销的伸縮滑块以能够沿轴向移动的方式被螺合在进给丝杆上，该伸縮滑块的销上卡合有从转
向管柱12的内套管36伸出的卡合片。由此，根据伸縮滑块的移动量， 内套管36在规定行程S (参照图l)的范围内前后移动。而且，倾斜 操作和伸縮操作通过操作设置在管柱外壳18的侧面等位置上的未图示 的操作开关来完成。 需要补充说明的是，支承转向柱管26的壳体48被形成为大致长
方形框状(这一点将在后述的第2实施方式中进行说明，由于已经显 示在图4中，所以请参照图4)，转向柱管26贯穿于其内部。由于上述 电动式的倾斜/伸縮驱动机构部28所具有的倾斜机构的一部分和伸縮 机构部的一部分，与外套管38成为一体，所以，外套管38被倾斜伸 縮驱动机构部28所支承，其结果是，在呈大致长方形框状的壳体48 内，转向柱管26呈被中空支承的状态，从而形成容许由倾斜操作引起 的转向管柱12的上下移动的结构。 附带于转向管柱的膝部安全气囊装置10的结构 下面，对附带于转向管柱的膝部安全气囊装置10的构成进行说明。 附带于转向管柱的膝部安全气囊装置10具有作为功能构件的充气
装置50和膝部安全气囊52，其中，充气装置50作为气体发生装置， 被形成为大致圆柱形状，膝部安全气囊52通常以折叠状态被收纳在后 述的组件外壳54内，当充气装置50工作并产生气体时，其通过该气 体而膨胀展开。 上述充气装置50和膝部安全气囊52被收纳在由同时具有烧性和
柔性的材料即布料构成的组件外壳54内。组件外壳54被卡止在从管 柱下部外壳22的内侧面(在装配状态下，为上面一侧，即与套管36 对置一侧的面)上直立设置的前侧肋部56和后侧肋部58处。由此， 在组件外壳54和形成在前侧肋部56与后侧肋部58间的安全气囊门60 之间，形成了收纳空间62 (参照图2)，且充气装置50和膝部安全气 囊52被收纳在该收纳空间62内。而且，前侧肋部56被设定为低于后 侧肋部58，这是为了避免在转向管柱收縮时与壳体48的下部48A的相 互干涉。 另外，在图1中，膝部安全气囊52以折皱折叠的方式折叠，但是
并不仅限于此，其也可以以巻折的方式折叠，或将这两种方式组合而 进行折叠。但是，当预先以折皱折叠的方式折叠膝部安全气囊52中与壳体48的下部48A对置的一部分或全部时，具有在转向管柱收縮并与 壳体48的下部48A发生了干涉的时候，膝部安全气囊52在收縮方向 上容易变形的优点。而且，关于膝部安全气囊52的展开形状需要补充 说明的是，在转向管柱12的配置位置下方膨胀的中央部52A，由于管 柱下部外壳22的存在，会相对地变薄，在转向管柱12的配置位置侧 方膨胀的两侧部52B，由于在乘员的两膝和仪表板14之间的膨胀，会 相对地变厚。 在此，由上述的充气装置50、膝部安全气囊52和组件外壳54构
成的安全气囊组件64被配置在转向管柱12的内套管36后端侧的下方。 下面，进一步进行详细说明，在前方发生碰撞时，通过在方向盘
34 —侧膨胀展开的驾驶员席用安全气囊66使转向管柱12的内套管36 被输入了朝向轴向前侧的载荷，此时转向管柱12的内套管36成为滑 动侧套管，而所谓的组合开关68被安装在该内套管36的后端部附近。 组合开关68具有环状的主体部70，其被配置在内套管36的后端部 附近的外周部；左右一对的操纵杆72，其从该主体部70的两侧部突出， 并以贯穿管柱外壳18的状态配置。在组合开关68的主体部70被装配 在内套管36的外周部的状态下，主体部70的一部分，即作为位于内 套管36的半径方向下侧的部分的下部70A，以向比内套管36的外周面 更靠下方一侧突出了规定量的状态配置。 另外，在本实施方式的转向管柱12中，如前所述，壳体48支承
转向管柱12的转向柱管26，其下部48A以与组合开关68的下部70A 在转向管柱12的轴向上对置的形式，且向比外套管38的外周面更靠 下方一侧突出了规定量的状态配置。因此，在转向管柱12的转向柱管 26的后端侧，组合开关68的主体部70的下部70A和壳体48的下部 48A,以在转向管柱12的轴向上仅离开了规定距离的状态配置，在二 者之间形成有设置空间74。安全气囊组件64被配置在该转向管柱轴向 上的狭窄设置空间74内。而且，安全气囊门60在确定安全气囊组件 64的设置位置时，被形成在管柱下部外壳22的对应位置上。 上述组合开关68的主体部70的下部70A相当于本发明的第1干
涉物，壳体48的下部48A相当于本发明的第2干涉物。 另外，在设置时，充气装置50被配置在邻接于组合开关68的主
体部70的下部70A的位置上，折叠状态的膝部安全气囊52被配置在充气装置50的前方侧(壳体48的下部48A—侧)。g卩，在本实施方式 中，充气装置50被偏移配置在内套管36的轴向后端侧(作为第1干 涉物的组合开关68的主体部70的下部70A —侧)。而且，充气装置50 将窄板状的挡板75 (参照图2)作为安装座，且通过被形成为侧面观 察时宽度狭窄的后端侧安装托架76而被固定在内套管36的下部外周 面上(关于固定结构将在后述的第2实施方式和第3实施方式中进行 说明)。 本实施方式的作用及效果 下面，对本实施方式的作用及效果进行说明。 在前方发生碰撞时(或者预测要发生正面碰撞时)，通过未图示的
碰撞检测设备检测出该状态，并向安全气囊ECU输出。当安全气囊ECU 判断为安全气囊工作时，驾驶员席一侧的安全气囊装置开始工作并使 驾驶员席用的安全气囊66膨胀在方向盘34上，并且，附带于转向管 柱的膝部安全气囊装置10也开始工作。即，在附带于转向管柱的膝部 安全气囊装置10的充气装置50通上规定电流，使充气装置50开始工 作。由此，气体从充气装置50中产生，并被供给至以折叠状态收纳的 膝部安全气囊52内，使膝部安全气囊52膨胀。当作用于管柱下部外 壳22的膝部安全气囊52的膨胀压达到规定值时，管柱下部外壳22将 沿设定在管柱下部外壳22上的未图示的撕裂线(破裂部)破裂开来， 使安全气囊门60被打开。由此，膝部安全气囊52将在转向管柱12的 下方和侧方膨胀展开，乘员的两膝将被介于仪表板14和乘员两膝之间 的左右的两侧部52B挡住，从而受到保护。 而且，前方发生碰撞时的冲击也将被转向管柱12的吸能机构吸收。
艮口，当前方发生碰撞时，来自转向齿轮箱的地面冲击载荷将被输入至 中间轴，而通过中间轴的收縮，从而吸收能量。另外，在乘员的上身 从方向盘34 —侧由驾驶员席用安全气囊66承受时，通过膝部安全气 囊52和方向盘34，向转向管柱12被输入朝向轴向前侧的载荷(图1 中的箭头F)。如果该输入载荷在规定值以上，则转向主轴24和转向柱 管26将收縮(转向主轴上段30向转向主轴下段32 —侧进行相对轴向 移动，并且，内套管36向外套管38—侧进行相对轴向移动)。通过该 过程中产生的摩擦阻力，使从方向盘34 —侧输入的碰撞能量被吸收。
在此，在本实施方式中，在转向管柱12的后端侧的两个位置存在
向转向管柱下方侧突出的干涉物(组合开关68的主体部70的下部70A 和壳体48的下部48A)的限制下，由于将附带于转向管柱的膝部安全 气囊装置10的安全气囊组件64配置在二者之间形成的有限的设置空 间74内，所以，在前方发生碰撞时，能够使膝部安全气囊52迅速地 膨胀展开，从而约束乘员的膝部。 gp，由于通过在该位置配置安全气囊组件64，使从侧面观察时转
向管柱12和乘员膝部的距离大至为最短距离，所以，能够大幅减少膝 部安全气囊52的容量。而且，此处所说的"乘员的膝部"指的是"膝 盖"(以下相同)。因此，折叠状态的膝部安全气囊52相应地变得非 常小型，从而使充气装置50也能够实现小型化。其结果是，通过获得 了非常小型的安全气囊组件64，从而即使在组合开关68的主体部70 的下部70A和壳体48的下部48A这两个干涉物以在转向管柱12的轴 向上仅间隔规定距离的状态配置的限制下，也能设置安全气囊组件64。 从上述内容可知，根据本实施方式，即使对于在转向管柱12的后
端侧下方存在多个干涉物的转向管柱结构，也能够迅速地约束乘员的 膝部。特别是，即使多个干涉物为，组合开关68的主体部70的下部 70A和用于将转向管柱12固定在转向支架42上的壳体48的下部48A 的组合，也能够灵活地应对。 另外，在本实施方式中，由于作为刚体的充气装置50偏向(偏移)
配置在组合开关68的主体部70 —侧，所以，即使在前方发生碰撞时 转向管柱12被输入了箭头F所示的载荷，导致内套管36在规定行程 的范围内向外套管38内移动，充气装置50和外套管38也不会相互干 涉。因此，转向柱管26的收縮动作能够顺畅地进行，从而良好地维持 转向管柱12的吸能功能。 并且，在本实施方式中，由于除了偏移配置充气装置50，而且将
组件外壳54用布制成，所以在转向柱管26收縮时，即使安全气囊组 件64的前端角部64A (参照图2)对壳体48的下部48A多少有些干涉， 组件外壳54和膝部安全气囊52也将灵活地变形。因此，转向柱管26 的移动行程(吸能行程)丝毫不会减少。即，能够确保预先设定的转 向柱管26的移动行程(吸能行程)。另外，该效果还可以被拓展为， 即使在组合开关68的主体部70的下部70A和壳体48的下部48A的距离较短，且设置空间74在转向管柱的轴向上较窄的限制下，也能够将
安全气囊组件64小型化地设置在二者之间。 而且，由于使用侧面观察时宽度较窄的后端侧安装托架76，将安
全气囊组件64固定在内套管36上的组合开关68的主体部70的下部 70A的邻接部位处，所以，除了偏移配置充气装置50，而且安全气囊 组件64的安装点也将被设定在组合开关68的主体部70的下部70A的 邻接位置上，从而进一步消除了转向柱管26的收縮工作将受到妨碍的 可能。 [第2实施方式] 下面，利用图3至图5，对本发明的附带于转向管柱的膝部安全气
囊装置的第2实施方式进行说明。而且，对与前述的第1实施方式相 同的构成部分，使用相同的符号并省略其说明。
如图3和图4所示，在该第2实施方式中，其特征在于，将安全
气囊组件64的前端角部64A以能够滑动的方式固定在壳体48的下部 48A上。 具体而言，在布制的组件外壳54的前端角部内侧设定有从侧面观
察时呈L字形状的安装构件80，并且，在组件外壳54的后端角部的内 侧也设定有形状相同的安装构件82。而且，前端侧的安装构件80被用 螺栓86和螺母88固定在侧面观察时大致呈Z字形状的前侧安装托架 84的后端部。前侧安装托架84的前端部通过未图示的螺栓和螺母等固 定设备而被固定在构成壳体48的下部48A中的一部分的底壁部90处 (参照图4)。 后端侧的安装构件82被用螺栓92和螺母94固定在前述的后侧安
装托架76上。由于在表示前述的第1实施方式的图1和图2中仅仅图 示了后侧安装托架76的侧面形状，而在图4中描绘了后侧安装托架76 的整体形状，所以，将在本实施方式中对后侧安装托架76进行说明。 后侧安装托架76被形成为从转向管柱的轴向观察时大致呈M字形状， 中间部76A通过焊接等方式被固定在内套管36的下部外周面上。而且， 左右一对的支脚部76B通过从充气装置50突出的螺栓92和螺母94而 与安装构件82固定在一起。另外，在本实施方式中，该后侧安装托架 76的宽度方向尺寸Hl被设定为，短于壳体48 —侧的前侧安装托架84 的间隔距离H2。
本实施方式的作用及效果 根据上述构成，在转向管柱收縮时(虽然这是内套管36向外套管
38内进行轴向移动且进行能量吸收时的动作，但是，在图3中，将该 动作作为相对的位置关系，且使用于固定外套管38的壳体48向转向 管柱后方侧移动，并用双点划线进行了图示)，即使壳体48的下部48A 干涉了安全气囊组件64的前端角部64A，但是当壳体48的下部48A相 对移动到双点划线的图示位置时，由于该下部38A和配置在安全气囊 组件64的前端角部64A上的安装构件80通过前侧安装托架84而被连 接在一起，所以，安装构件80也将仅以与壳体48的下部48A的移动 行程相同的行程移动到转向管柱的后端侧。由于组件外壳54是布制的， 且膝部安全气囊52也是由柔软的材料构成的，所以，能够吸收壳体48 的下部48A的相对移动。因此，转向柱管26的收縮工作得以顺畅地进 行。 而且，在本实施方式中，由于使用前侧安装托架84和后侧安装托
架76，在前后两个位置上将安全气囊组件64固定在转向柱管26 —侧， 所以，能够将安全气囊组件64相对于转向柱管26进行两点支承而不 是单点支承。因此，能够以稳定的状态将安全气囊组件64支承在转向 柱管26上。 并且，在本实施方式中，由于使用前侧安装构件84将组件外壳54
的前端侧固定在由高刚性的仪表板加固件40支承的壳体48的下部48A 上，所以，能够提高车辆行驶时安全气囊组件对于64震动的刚性(震 动刚性)。因此，可以抑制车辆行驶时由于安全气囊组件64而产生的 震动。 另外，如图4所示，由于将后侧安装托架76的宽度方向尺寸Hl
设定为短于左右一对的前侧安装托架84的间隔距离H2，并将二者配置 为从转向管柱轴向观察时不重叠，所以，在转向柱管26收縮的情况下， 能够避免后端侧安装托架76和前侧安装托架84相互干涉。因此，在 组合开关68的主体部70的下部70A和壳体48的下部48A的距离窄于 第1实施方式时的二者距离的情况下，即使采用了通过由布制组件外 壳54以便不妨碍转向柱管26的收縮动作的方法，而且，即使在由于 组件外壳54的前侧安装托架84和后侧安装托架76的原因有可能造成 行程的减少时，也可以确保转向柱管26的移动行程。
而且，虽然在本实施方式中，将前侧安装托架84固定在壳体48
的下部48A (底壁部90)上，但是并不仅限于此，也可以采用例如图5 所示的方式，即在内套管36的外周部且邻接于外套管38的后端部的 位置上，安装(压入)用弹簧钢制造的环状的压入构件96，并在其下 端部96A上固定前侧的安装构件80。 即使在这种情况下，也能够获得与上述的本实施方式相同的效果。
而且，由于在转向柱管26收縮时压入构件96被压向外套管38的后端 部，并在内套管36上滑动，所以，在转向柱管26收縮时，即使由壳 体48的下部48A支承的固定侧的外套管38的后端部干涉压入构件96， 也能够通过压入构件96在内套管36上滑动并使组件外壳54弯曲等方 式，吸收转向柱管26的移动行程。因此，在前方发生碰撞时，可以更 加可靠地抑制或防止转向柱管26的收縮动作由于其与前侧安装构件 (压入构件96)的关系而受到妨碍。 [第3实施方式] 下面，利用图6至图IIB，对本发明的附带于转向管柱的膝部安全
气囊装置的第3实施方式进行说明。而且，对于与所述第1实施方式 等相同的构成部分，使用相同的符号并省略其说明。 如图6所示，在该第3实施方式中，其特征在于，在外套管38的
后端下部设置由缺口构成的避让部100，从而即使在附带于转向管柱的 膝部安全气囊装置10的设置空间74在转向管柱12的轴向上更加狭小 的情况下，也能够充分确保转向柱管26的收縮行程。
「0093] 以下，具体地进行说明，如图7所示，如前所述，通过被形成为
从转向柱管26的轴向上观察时大致呈M字形状的后侧安装托架76，安 全气囊组件64被固定在滑动管一侧的内套管36后端部的下部外周面 上。而且，在此，没有使用在第2实施方式中使用过的前端侧安装托 架84和压入构件96。 另一方面，如图6所示，在转向柱管26收縮时，在仪表板加固件
40 —侧由壳体48支承的外套管38将作为固定侧套管发挥功能。该外 套管38后端部的下部与后侧安装托架76对置，但是如图6、图8、图 9所示，在本实施方式中，仅将该外套管38的后端下部中与后侧安装 托架76搭接的部分截去，并在此处设定避让部100。
而且，如图9和图10A、图10B所示，内套管36通过被相对于外
套管38在圆周方向上的三点(间隔120度)支承，从而作为整体被保 持为非接触的状态。即，两个凸部102、 104以120度的夹角被一体形 成在外套管38的内圆周面的上侧，在其下方设置有分体的隔板106。 与此相对应，在内套管36和外套管38的装配状态下，在外套管38中 与隔板106对应的位置上形成有开口部108，从外套管38的半径方向 外侧贴上安装有压缩螺旋弹簧110的盖板112后，固定部114的前端 部被铆接固定。在盖板112被固定的状态下，如图10B所示，内套管 36的外周下端部受到压縮螺旋弹簧110的施力而被压向半径方向的相 反一侧，由此，内套管36的外周面以面接触的状态被位于上侧两处位 置的凸部102、 104推压，从而内套管36和外套管38被保持为调心的 状态。在本实施方式中，在设置该凸部102、 104和隔板106时，将后 侧安装托架76和凸部102、 104以及隔板106配置在避让的位置上， 以使它们在转向管柱收縮时不会相互干涉。 本实施方式的作用及效果 根据上述构成，如第3实施方式的起始部分所述，有时根据车辆
类型的不同，附带于转向管柱的膝部安全气囊装置10的设置空间74 在转向管柱12的轴向上变得更加狭小。 在这样的情况下也要确保与设计一致的转向管柱收縮行程时，不
仅壳体48的下部48A可能干涉安全气囊组件64的前端角部64A，与壳 体48—体地进行相对移动的外套管(固定侧套管)38的后端下部，也 可能与将安全气囊组件64固定在内套管36的下部外周面上的后侧安 装托架76相互干涉。即使在这种情况下，根据本实施方式，如图6中 的双点划线所示，后侧安装托架76的干涉部分(中间部76A和两支脚 部76B的上端部)相对地进入设定在外套管38的后端下部的避让部 100，从而能够防止相互干涉。其结果是，即使在如上所述的狭小的设 置空间74内设置附带于转向管柱的膝部安全气囊装置10，也能够确保 所需要的转向柱管26的收縮行程。 而且，相对于内套管36的安全气囊组件64 (充气装置50)的固
定位置可以被设定在比图6的图示位置更靠管柱前方侧，且后侧安装 托架76的形状与图6图示的形状不同，采用与壳体48的下部48A相 互干涉的形状的情况下，如图6的双点划线Q所示，也可以将壳体48的下部48A的后端部设计成侧面呈倒角形状或台阶形状等，并在此处 设定避让部。 另外，在本实施方式中，为了在外套管38内以非接触状态保持内
套管36,采用了通过被固定在盖板112上的压縮螺旋弹簧110将隔板 106向轴心侧推压的结构，但是并不仅限于此，也可以采用其它结构。 例如，在如图IIA所示的构成中，在外套管38的开口部108的周
围通过焊接方式而固定有内周面形成阴螺纹的凸缘螺母120，且从外套 管38的开口部108的轴向外侧螺合有吊耳螺栓122。在吊耳螺栓122 的轴心部安装有隔板124和用于推压隔板124的压縮螺旋弹簧126。 另外，例如，在图11B所示的构成中，在外套管38的开口部108
的周围通过焊接等方式固定有圆筒状的轴套130的基端部，在其内部 安装有压縮螺旋弹簧132。在压縮螺旋弹簧132的轴向内侧的端部安装 有隔板134，其以这种状态被安装在轴套130内后，插入挡板136，并 通过E型环，防止挡板136脱出。 根据上述任何一种构成，都能够形成内套管36的相对于外套管38
的三点支承结构。 [上述各实施方式的补充说明] (1)虽然在上述的各实施方式中，采用了当前方发生碰撞时附带
于转向管柱的膝部安全气囊装置10开始工作的构造，但是并不仅限于 此，也可以采用，在前保险杠的中央部等位置安装预碰撞传感器，从 而在预测(预知)前方将要发生碰撞时使附带于转向管柱的膝部安全
气囊装置io启动的构造。 (2)在上述的各实施方式中，针对具有电动式的倾斜/伸縮驱动
机构部28的转向管柱，适用了本发明，但是并不仅限于此，针对具有 使用操纵杆的手动操作式的倾斜机构部/伸縮机构部的转向管柱，也 可以适用本发明。 (3)在上述的各实施方式中，在进行说明时，作为第l干涉物，
例举了组合开关68的主体部70的下部70A，作为第2干涉物，例举了 壳体48的下部48A，但是并不仅限于此，也可以是与以向转向柱管26 的下方侧突出的状态配置的其它干涉物的组合。例如，作为第1干涉物，取相同的组合开关68的主体部70的下部70A，作为第2干涉物， 取倾斜电机或者伸縮电机这样的刚体，并对二者的组合适用本发明。 符号说明
10附带于转向管柱的膝部安全气囊装置
12转向管柱
18管柱外壳
24转向主轴
26转向柱管
28倾斜/伸縮驱动机构部
36内套管
38外套管(固定侧套管)
40仪表板加固件
48壳体
48A下部(第2干涉物)
50充气装置(气体发生装置)
52膝部安全气囊
54组件外壳
64安全气囊组件
68组合开关
70A下部(第l干涉物)
74设置空间
76后侧安装托架(后侧安装构件)
76A中间部
76B支脚部
84前侧安装托架(前侧安装构件)
96压入构件(前侧安装构件)
100避让部
权利要求
1、一种附带于转向管柱的膝部安全气囊装置，其被配置在覆盖转向管柱后端侧的管柱外壳内，所述转向管柱的构成包括转向轴和覆盖转向轴的转向柱管，其中，在所述转向管柱中，设置有第1干涉物，其被固定在转向柱管的后端侧，并以部分向转向柱管的下方侧突出的状态配置；第2干涉物，其被固定在所述转向柱管的后端侧，且被固定在相对于第1干涉物、向转向管柱前端侧仅离开规定距离的位置上，并以部分向转向柱管的下方侧突出的状态配置，在所述转向柱管上的所述第1干涉物和所述第2干涉物之间且转向柱管的下部外周面一侧配置有安全气囊组件，所述安全气囊组件的构成包括气体发生装置，在碰撞时产生气体；膝部安全气囊，以折叠状态收纳在管柱外壳的内侧，并因被提供气体而从管柱外壳向乘员的膝部一侧膨胀展开。
2、 如权利要求l所述的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置，其 特征在于，所述第1干涉物为组合开关；所述第2干涉物为壳体，所述壳体 用于将转向柱管支承在沿车辆宽度方向延伸的仪表板加固件上。
3、 如权利要求1或2所述的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置， 其特征在于，所述转向柱管的构成为双层管结构，通过规定值以上的载荷输入 而能够在规定行程范围内收縮，而且，将所述气体发生装置配置在安全气囊组件内的靠近所述第1 干涉物一侧，并且将所述折叠状态的膝部安全气囊配置在安全气囊组 件内的所述第2干涉物一侧，且邻接于气体发生装置。
4、 如权利要求3所述的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置，其 特征在于，所述安全气囊组件的组件外壳由具有挠性或者柔性的材料构成。
5、 如权利要求3所述的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置，其 特征在于，利用安装构件将所述安全气囊组件固定在转向柱管上的第1干涉 物的附近部位。
6、 如权利要求5所述的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置，其 特征在于，在所述第2干涉物上与所述安装构件对置的部位处，或者在转向 柱管收縮时与所述第2干涉物进行一体相对移动的固定侧套管上的与 所述安装构件对置的部位处，设有用于避免与该安装构件相互干涉的 避让部。
7、 如权利要求4所述的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置，其 特征在于，使用后端侧安装构件将所述安全气囊组件的组件外壳的后端侧固 定在转向柱管的第1干涉物附近部位，并使用前端侧安装构件将该组 件外壳的前端侧固定在第2干涉物上。
8、 如权利要求7所述的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置，其 特征在于，将所述后端侧安装构件和所述前端侧安装构件配置为，从转向管 柱的轴向观察时，二者在车辆宽度方向上不重叠。
9、 如权利要求4所述的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置，其 特征在于，使用后端侧安装构件将所述安全气囊组件的组件外壳的后端侧固 定在转向柱管的第1干涉物附近部位，并使用前端侧安装构件将该组 件外壳的前端侧能够以相对于转向柱管进行滑动的方式支承。
10、 如权利要求7所述的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置， 其特征在于，所述后端侧安装构件被形成为从转向管柱的轴向观察时大致呈M 字形状，并具有中间部，其被固定在转向柱管的第1于涉物附近部 位； 一对支脚部，其被配置在组件外壳的后端侧外侧面上，而所述支 脚部上固定有气体发生装置。
11、 如权利要求1所述的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置， 其特征在于，所述转向管柱具有电动式的倾斜/伸縮机构。
12、 如权利要求11所述的附带于转向管柱的膝部安全气囊装置， 其特征在于，所述第2干涉物为倾斜电机或伸縮电机。
全文摘要
即使针对在转向管柱的后端侧下方存在多个干涉物的转向管柱结构，本发明也能够迅速地约束乘员的膝部，并在前方发生碰撞时尽量抑制或防止转向柱管的收缩动作受到妨碍。转向管柱(12)通过下部托架(46)和上部托架(44)以及壳体(48)而被固定在车身侧，而组合开关(68)被配置在内套管36的后端侧。而且，二者的下部(48A)、(70A)被以向转向柱管(26)的下方突出的状态对置，以便在二者之间形成的设置空间(74)内设置安全气囊组件(64)。另外，组件外壳(54)为布制，安全气囊组件(64)通过后侧安装托架(76)而被设定在组合开关(68)的邻接位置上。因此，在前方发生碰撞时转向柱管(26)的收缩动作也不会受到妨碍。
文档编号B60R21/20GK101626923SQ20078003920
公开日2010年1月13日 申请日期2007年10月4日 优先权日2006年10月31日
发明者今村谦二, 深渡瀬修, 真田晃圭 申请人:丰田自动车株式会社