JP6312863B2 - 電気的にコントロールされた可変力によるエアバッグの展開および膨張 - Google Patents

Description

本発明は、エアバッグの展開と膨張技術に関する。より特定的には、エアバッグを膨張させるように圧力プロフィールと全体圧力インパルスの両方をコントロールするために電気的に操作される発射火薬の燃焼をコントロールすることに関する。

本特許出願は、２０１２年１２月２４日付で提出された米国特許出願第１３／７２６４６２号、タイトル”Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｏｐｅｒａｔｅｄ Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ”に関し、その全体のコンテンツが参照により包含されている。

エアバッグは、自動車の衝突の最中に迅速に膨張するようにデザインされた柔軟な織物の外皮またはクッションからなる乗員拘束装置である。その目的は、衝突の最中に乗員の衝撃を和らげ、かつ、ステアリングホイールまたはウィンドウといった、内装品にぶつかるときに彼らの身体に対する保護を提供することである。現代の自動車は、複数のエアバッグモジュールを様々な側面および助手席位置の正面の場所に含んでよく、そして、衝突のタイプ、角度、および重症度に基づいて、様々な割合（ｒａｔｅ）で衝撃ゾーンにおいて一つまたはそれ以上のエアバッグを展開し得る。フロントエアバッグは、控えめに、正面衝突に対してだけ膨張するようにデザインされている。大部分のデザインは、花火製造技術を通じて膨張され、かつ、一度だけ動作され得るものである。

中央エアバッグコントロール装置（ＡＣＵ）は、自動車の中の数多くの関連するセンサをモニタする。加速度計、衝撃センサ、側面（ドア）圧力センサ、ホイール速度センサ、ジャイロスコープ、ブレーキ圧力センサ、および、シート占有状態センサ、を含むものである。バッグ自身とその膨張メカニズムは、バッグ膨張の力の下で「破り開ける（”ｔｅａｒ ｏｐｅｎ”）」ようにデザインされたプラスチック製のフラップまたはドアの背後で、ステアリングホイールのボス（ドライバー用）、またはダッシュボード（助手席用）の中に隠されている。一旦、必要な「閾値」に到達し、または、超えると、エアバッグコントロール装置は、迅速に布地バッグを膨張させるために、ガス発生器の発射火薬の点火をトリガーする。自動車の乗員がバッグに衝突し、かつ、押しつぶすので、ガスは、コントロールされたやり方で小さな通気孔を通じて逃げていく。エアバッグの容量とバッグにおける通気孔の大きさは、それぞれの自動車タイプに合せて調整されている。シートベルト単体と比較して、乗員の減速度（および、こうして経験する力）を時間にわたり、そして、乗員の身体にわたって、拡散するためである。

様々なセンサからの信号はＡＣＵの中へ提供され、ＡＣＵは、それらの信号から衝突の角度、重症度、または、衝突の力、を他の変数と共に判断する。これらの計算の結果に依存して、ＡＣＵは、また、様々な追加の拘束装置も展開し得る。シートベルトリテンショナー、及び/又は、エアバッグ（ドライバーと助手席乗員のための前面バッグ、シートにマウントされたサイドバッグ、および、側面ウィンドウをカバーする「カーテン」エアバッグを共に、含んでいる）といったものである。それぞれの拘束装置は、一般的にイニシエータ（ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）と呼ばれる、一つまたはそれ以上の花火製造技術装置を用いて、典型的には動作化される。イニシエータは、エアバッグインフレータ（ｉｎｆｌａｔｏｒ）の中の固形の発射火薬に点火するために使用されるものである。燃焼している発射火薬は、小さなチャンバを高圧力で満たす不活性ガスを生成し、エアバッグを膨張させるために、ミリ秒において拡張（そして、冷却）する高温ガスを生成する。概ね２０から３０ミリ秒において、より低い圧力で、エアバッグを広げて、急激にボリュームを増加させるものである。チャンバ圧力は、典型的にはｐｓｉ（重量ポンド毎平方インチ）で１００台であり、一方で、エアバッグ圧力は、ｐｓｉで１０台である。エアバッグは、前席の乗員が外側表面に到達する時間までに完全に膨張するように、迅速に膨張する必要がある。典型的に、前面衝突においてエアバッグを展開するための決定は、衝突の開始の後の１５から３０ミリ秒のうちに行われる。そして、ドライバーと乗員の両方のエアバッグが、自動車の接触の最初の瞬間の後で概ね６０−８０ミリ秒のうちに、完全に膨張する。エアバッグがあまりに遅く、または、ゆっくりと展開する場合には、膨張しているエアバッグとの接触からの乗員の怪我のリスクが増加し得る。

エアバッグ技術は、衝突の重症度、自動車乗員の大きさと姿勢、ベルトの使用、および、実際のエアバッグに対してその人がどれだけ近いか、についてエアバッグの展開を調整するように開発されている。これらのシステムの多くは、非常に重傷な衝突におけるよりも、穏やかな衝突においては、より力強くなく段階的に展開する、マルチステージインフレータ（例えば、複数のワンショット（１−ｓｈｏｔ）インフレータ）を使用する。乗員感知装置は、エアバッグに隣接するシートを誰かが占有しているかどうか、その人の質量／重量、シートベルトまたはチャイルド拘束が使用されているか否か、および、その人がシートにおいて前向きであり、エアバッグに近いか否か、をエアバッグコントロール装置に知らせる。この情報と衝突の重症度情報に基づいて、エアバッグは、強力レベル、より力強くないレベル、または、全くないレベルのいずれかにおいて展開される。

アダプティブエアバッグシステムは、エアバッグの中の圧力を調整するためにマルチステージエアバッグを使用してよい。エアバッグの中の圧力が大きいほど、乗員が接触する際に、エアバッグは、より多くの力を乗員に及ぼすものである。これらの調整により、システムは、大部分の衝突について中庸な力を用いてエアバッグを展開することができ、最も重症な衝突のためだけに最大の力を留保している。乗員の位置、重量、または相対的な大きさを判断するための追加のセンサも、また、使用されてよい。乗員に関する情報と衝突の重症度が、エアバッグコントロール装置によって使用され、エアバッグが抑制されるべきか、または、展開されるべきか否か、そして、もしそうであれば、様々な出力レベルで展開するかを決定する。２０１４年５月８日のＷｉｋｉｐｅｄｉａ「エアバッグ（”ａｉｒｂａｇ”）」参照のこと。

米国特許第８３１７９５２号、タイトル”Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｏｒｍａｎｃｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｓｏｌｉｄ Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ”は、電気的にコントロールされた発射火薬を開示している。結合剤、ヒドロキシルアミン硝酸塩（ＨＡＮ）ベースの酸化性物質、および架橋剤を含むものである。ＨＡＮベースの酸化剤は、より早い発射火薬の形成と共に問題を克服した。一つの実施例において、この発射火薬は、約３５０ｐｓｉにおいて消火する能力を示しており、かつ、低電圧において点火され得るであろう。しかしながら、後に続く試験は、１５０ｐｓｉが消火のための上限圧力であることを示した（１９段、２１−２４行）。我々は、現在、我々のコントロール可能な固形の発射火薬技術を、モータおよび低コストのコントローラ技術の開発に対して適用している。デュアルステージの戦術的なロケットモータに対するもの、スマート自動車のエアバッグにおけるもの、そして、潜水艦のために緊急バラスト（ｂａｌｌａｓｔ）ブロー／パージシステムとしてのものであり、典型的な全か無か（ａｌｌ ｏｒ ｎｏｔｈｉｎｇ）の緊急ガス生成バラストを、よりコントロール可能なものと置き換えている。

以降は、本発明のいくつかの態様に係る基本的な理解を提供するための、本発明の概要である。この概要は、本発明の重要な又は必須のエレメントを特定し、もしくは、本発明の範囲を記述するように意図されたものではない。唯一の目的は、後に示される詳細な説明と請求項の定義に対する前置きとして簡素化された形式において本発明のいくつかの概念を説明することである。

本発明は、衝突における自動車の乗員の安全のために、所望の圧力プロフィールと全体インパルス圧力の両方を配送するように、エアバッグのコントロールされた展開と膨張を提供する。

このことは、少なくとも１０００ｐｓｉの自立した閾値（ｓｅｌｆ−ｓｕｓｔａｉｎｉｎｇ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を有する電気的に操作される発射火薬を用いて達成される。イオン過塩素酸塩ベースの酸化剤を用いて形成された発射火薬は、１５００ｐｓｉを超える閾値を実証した。電気的な入力は、チャンバ圧力を生成するための燃焼割合を変更するようにコントロールされる。チャンバ圧力は、自立した閾値を決して超えることなく、ヒューマンファクタと衝突条件の範囲を受け入れるように、エアバッグの中の所望の圧力プロフィールを生成するのに十分なものである。そのように、発射火薬の燃焼は、エアバッグに対して配送される全体圧力インパルスをコントロールするために、消火されてよい。

一つの実施例においては、エアバッグに対して接続された燃焼チャンバの中に、ある量の電気的に操作される発射火薬が置かれる。発射火薬は、点火された発射火薬が消火され得ない少なくとも１０００ｐｓｉにおいて自立閾値圧力を有するように、イオン過塩素酸塩ベースの酸化剤、結合剤、および燃料を含んでいる。電気的入力が発射火薬を点火し、チャンバの中で圧力ガスを生成する。圧力は、５００ｐｓｉ以上に達するが、発射火薬の自立閾値圧力を決して超えることはない。エアバッグを膨張させるために、チャンバから圧力ガスが排出される。燃焼割合を変更するために電気的入力は変更され、従って、チャンバの中の圧力は自立閾値圧力より小さいレベルであるが、エアバッグにおける所望の圧力プロフィールを生成するのに十分なものである。全体より少ない発射火薬を燃焼させるように電気的入力を中断することにより発射火薬の燃焼が消火され、エアバッグに対して所望の全体圧力インパルスを配送する。

一つの実施例において、イオン過塩素酸塩ベースの酸化剤は、電気的に操作される発射火薬の概ね５０から９０質量パーセントの液体の過塩素酸塩ベースの酸化剤を含み、結合剤は、電気的に操作される発射火薬の概ね１０から３０質量パーセントであり、および、燃料は、電気的に操作される発射火薬の概ね５から３０質量パーセントを含む。一つの実施例において、金属ベースの燃料は、液体の過塩素酸塩ベースの酸化剤と協働して、大気圧においてグラム毎におよそ６００から１１００ジュールの比エネルギ（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｅｎｅｒｇｙ）を伴う電気的に操作される発射火薬を提供する。一つの実施例において、電気的に操作される発射火薬は、初期時間において初期全体圧力インパルス値、および、華氏約１４０°の温度で少なくとも３０日間にわたる保管後の第２時間において満期全体圧力インパルス値を有し、かつ、満期全体圧力インパルス値は、初期全体圧力インパルス値と実質的に同一である。

本発明に係るこれらの及び他の特徴および利点は、望ましい実施例に係る以降の詳細な説明から、添付の図面と一緒に理解されて、当業者に対して明らかであろう。

図１は、エアバッグを膨張させるための電気的に操作される発射火薬を含むガス生成アセンブリに係る一つの実施例の断面図である。 図２は、エアバッグアセンブリに係る一つの実施例のブロックダイヤグラムである。 図３は、エアバッグを展開して、膨張させるように電気的に操作される発射火薬をコントロールするための一つの実施例のフローチャートである。 図４ａは、時間に対するガス圧力のプロットであり、ベースラインプロフィールのスロットル調整、位相シフト、および消火をそれぞれに示している。 図４ｂは、時間に対するガス圧力のプロットであり、ベースラインプロフィールのスロットル調整、位相シフト、および消火をそれぞれに示している。 図４ｃは、時間に対するガス圧力のプロットであり、ベースラインプロフィールのスロットル調整、位相シフト、および消火をそれぞれに示している。 図５は、時間に対するガス圧力のプロットであり、所望のエアバッグ圧力プロフィールと、エアバッグ圧力プロフィールに係る所望の形状と全体の圧力インパルスを生成するためのコントロールされたチャンバ圧力プロフィールに係る一つの実施例を示している。

理想的には、アダプティブなエアバッグシステムが、ヒューマンファクタ、例えば、乗員の身長、体重、等、および、衝突条件、例えば、衝突の速度、角度、等に係る様々な感知された状況について反応するであろう。乗員を最善に保護するように、特定の全体圧力インパルスを伴う所望の圧力プロフィールを用いてエアバッグを膨張させるためである。さらに、システムは、幅広いヒューマンファクタと衝突条件にわたり、圧力プロフィールと全体圧力インパルスを最適化する機能を有するであろう。理論的には、マルチステージインフレータ（ｍｕｌｔｉ−ｓｔａｇｅ ｉｎｆｌａｔｏｒ）が、所望の圧力プロフィールと全体圧力インパルスを生成するように点火される数多くのワンショットインフレータを用いて構成され得るだろう。しかしながら、実際には、マルチステージインフレータは、強力レベル、より力強くないレベル、または、全くないレベルのいずれかにおいてエアバッグを展開するように制限されている。このタイプの膨張機能を提供するマルチステージインフレータの複雑さ、ボリューム、およびコストはひどく高いものである。

電気的に操作される発射火薬は、燃焼割合において魅力的であり、従って、エアバッグの膨張圧力が電気的な入力を介してコントロールされ得る。圧力プロフィールを完全にコントロールし、かつ、特定の全体圧力インパルスを提供するために、電気的に操作される発射火薬に係る燃焼を消火できることが必要である。発射火薬の質量は、全ての発射火薬が消費された場合にエアバッグに対して送られ得る最大の全体圧力インパルスを決定する。この質量は、最悪ケースの状況について必要とされる全体圧力インパルスより上にいくらかのマージンがあるように適切にデザインされるだろう。電気的な入力は、実際のヒューマンファクタと衝突条件に基づく全体圧力インパルスを有する所望の圧力プロフィールを配送するために、全体より少ない発射火薬を燃やすようにコントロールされるだろう。

電気的に操作される発射火薬は、一旦超えると（ｏｎｃｅ−ｃｒｏｓｓｅｄ）燃焼を消火する機能を取り除く、自立した（ｓｅｌｆ−ｓｕｓｔａｉｎｉｎｇ）閾値圧力を有している。この自立した閾値を過ぎた後、電気的な入力の中断は、燃焼を消火しない。発射火薬は、全ての発射火薬が無くなるまで燃えるものである。エアバッグの膨張の場合に、このことは、自立した閾値圧力を超えた場合に、発射火薬は、エアバッグに対して最大の全体圧力インパルスを届けながら、無くなるまで燃えることを意味する。関連する圧力は、燃焼割合に影響する燃焼チャンバにおける発射火薬の動作圧力であり、エアバッグのボリュームの中の圧力よりそれほど低くはない。

米国特許第８３１７９５２号において開示されるように、ＨＡＮベースの酸化剤を有する電気的に操作される発射火薬は、一つの実施例において、約３５０ｐｓｉにおいて消火する能力を示した。しかしながら、後続の試験は、１５０ｐｓｉが消火のための上限であることを示した（１９カラム、２１−２４行）。

問題は、現代のエアバッグシステムにおいては、３０から４０ｐｓｉにおけるエアバッグボリューム膨張圧力を生成するために、燃焼チャンバにおける圧力が、３５０ｐｓｉより大きいレベルに達することである。結果として、チャンバ圧力が、ＨＡＮベースの発射火薬の自立した閾値を急速に超え、そして、エアバッグに対して最大の全体圧力インパルスを届けながら発射火薬が消費されるまで燃え続けるだろう。ＡＣＵは、最適なエアバッグの展開と膨張を提供するように、圧力プロフィールと全体圧力インパルスを検知されたヒューマンファクタと衝突条件に対して適合させることはできないだろう。

本発明は、衝突における自動車の乗員の安全のために、所望の圧力プロフィールと全体圧力インパルスの両方を配送するように、エアバッグのコントロールされた展開と膨張を提供する。このことは、少なくとも１０００ｐｓｉの自立した閾値を有する電気的に操作される発射火薬を用いて達成される。イオン過塩素酸塩ベースの酸化剤を用いて形成された発射火薬は、１５００ｐｓｉを超えて、より高い閾値を実証した。電気的な入力は、チャンバ圧力を生成するための燃焼割合を変更するようにコントロールされる。チャンバ圧力は、自立した閾値を決して超えることなく、ヒューマンファクタと衝突条件の範囲を受け入れるように、エアバッグの中の所望の圧力プロフィールを生成するのに十分なものである。そのように、発射火薬の燃焼は、エアバッグに対して配送される全体圧力インパルスをコントロールするために、消火されてよい。

図１は、全体的なエアバッグアセンブリ１２０の一部分として、電気的に操作される発射火薬を使用するガス生成システム１００に係る一つの実施例を示している。ガス生成システムは、電気的に操作される発射火薬１０８を含み、エアバッグを膨張させるために開口１１２を通じて高圧ガスを排出するように構成されている。開口１１２は、ノズルとして形成されてよく、または、されなくてもよい。

ガス生成システム１００は、燃焼チャンバ１０４を含み、電気的に操作される発射火薬１０８をその中に有している。２つまたはそれ以上の電極１１０を適切に含んでいる電極構造体が、燃焼チャンバ１０４の中において、電気的に操作される発射火薬１０８の中へ延びている。電気的に操作される発射火薬１０８は、燃焼チャンバ１０４の一部分を満たし、そして、既定の粒子形状を有している。別の実施例において、電気的に操作される発射火薬１０８は、燃焼チャンバ１０４の全体を実質的に満たしている。つまり、電気的に操作される発射火薬１０８は、図１において示される位置から開口１１２に対してすぐそばにある位置に向かって延びている。従って、２つまたはそれ以上の電極１１０が、同様に、電気的に操作される発射火薬１０８を通じて開口１１２に向かって延びている。

ここにおいて説明されるように、電気的に操作される発射火薬１０８は、電極１１０を通じて、電気の適用（および適用の中断）に応じて、様々な条件において発射火薬を点火および消火できる構成を含んでいる。例えば、電気的に操作される発射火薬１０８は、電極１１０にかかる電圧の適用を用いて点火するように構成されている。反対に、電気的に操作される発射火薬１０８は、ある範囲の圧力（例えば、０ｐｓｉから２００ｐｓｉ、または、それ以上）において電圧の中断を用いて消火される。例えば、エアバッグアセンブリが、エアバッグを膨張させるプロセスにある場合、燃焼チャンバ１０４の中の圧力は５００ｐｓｉより大きく、例えば、５００から２０００ｐｓｉである。この条件においては、膨張圧力と全体圧力インパルスをコントロールするために、電気的に操作される発射火薬１０８の燃焼を中断することが望ましいであろう。そうした状況においては、電極１１０にかかる電圧が中断される。電気的に操作される発射火薬１０８を５００ｐｓｉより大きい圧力、例えば、２０００ｐｓｉに近い圧力の対象としている燃焼チャンバ１０４の加圧された環境にもかかわらす、電極１１０に対する電圧の中断によって、電気的に操作される発射火薬１０８を消火することができる。消火された電気的に操作される発射火薬１０８と共に、エアバッグの膨張が停止される。つまり、ここにおいてさらに説明される電気的に操作される発射火薬１０８を用いて、ガス生成システム１００は、オペレーションの最中の点火と消火のために構成されている。重要なことには、大気圧、５００ｐｓｉ、１０００ｐｓｉ、１５００ｐｓｉ、そして２０００ｐｓｉまでの、より大きい圧力といった、燃焼チャンバ１０４の中の大気圧または高圧力を伴ってさえ、電気的に操作される発射火薬１０８は、電極１１０にわたり適用される電気（例えば、電圧または電流）の中断を用いて消火されるのである。

一つの実施例において、電気的に操作される発射火薬１０８は、これらに限定されるわけではないが、液体の過塩素酸塩ベースの酸化剤、結合剤（ｂｉｎｄｅｒ）、および、ここにおいて説明されるような固形の発射火薬を形成する燃料を含む、３つまたはそれ以上のコンポーネントを用いて構成されている。ここにおいてさらに説明されるように、電気的に操作される発射火薬１０８の全質量に係る様々な割り合いにおけるこれら３つのコンポーネントの組み合わせが、電気的に操作される発射火薬１０８の動作を調整し、そして、電気的に操作される発射火薬が様々な条件における点火と消火のために構成されることを保証する。例えば、ここにおいて説明される電気的に操作される発射火薬１０８は、液体の過塩素酸塩ベースの酸化剤、結合剤、および、金属ベースの燃料といった、燃料を含んでおり、電極にかかる電圧の適用を用いて（点火条件において）点火するように構成されており、かつ、同時に、燃焼チャンバ１０４の中の幅広い範囲の圧力（２０００ｐｓｉまでの圧力と、おそらくそれを超える圧力）にわたり（消火条件において）消火するように構成されている。つまり、液体の過塩素酸塩ベースの酸化剤、結合剤、および燃料は、電気の適用を用いて電気的に操作される発射火薬１０８の点火を促進するように、かつ、それに対応して、電気的に操作される発射火薬１０８が５００ｐｓｉより大きい圧力の対象とされる場合でさえ、電気の停止を用いて発射火薬１０８を消火するように構成されている。別の言葉で言えば、電気的に操作される発射火薬１０８は、５００ｐｓｉの圧力、もしくは、２０００ｐｓｉより大きい、そして、小さい圧力といった、高圧においてさえ自立していない。従って、電気的に操作される発射火薬１０８は、様々な条件の下における「オン（”ｏｎ”）」と「オフ（”ｏｆｆ”）」動作のために構成されている。

図２は、ガス生成システム１９２、それに対して接続されたエアバッグ１９４、およびエアバッグコントロール装置（ＡＣＵ）２００を含んでいるエアバッグアセンブリ１９０に係る一つの実施例を示している。ＡＣＵ２００は、電源２０４に接続されたコントローラ２０２を含んでいる。一つの実施例において、電源は、これらに限定されるわけではないが、バッテリー、発電機、等といった、電源を含んでいる。図２においてさらに示されるように、コントローラ２０２は、電気的に操作される発射火薬１０８を含んでいるガス生成システム１９２と接続されている。

コントローラ２０２は、一つの実施例において、電圧コントロールモジュール２０８と接続された生成モジュール２０６、および、電力測定モジュール２１０を含んでいるものとして示されている。生成モジュール２０６は、自動車について配置された様々なセンサから、身長、体重、エアバッグに対する近接度といったヒューマンファクタ入力、および、自動車の速度、衝突角度、等といった衝突データの両方を受け取るように接続されている。生成モジュール２０６は、エアバッグ１９４を膨張させるためにガス生成システム１９２によって提供される高圧ガスの量をコントロールするように構成されている。例えば、点火の際には、ガス生成システム１９２からの高圧ガス出力のスロットル調整と消滅が望まれる。感知されたヒューマンファクタ入力と衝突データに応じた全体圧力インパルスを有する所望の圧力プロフィールに従って、エアバッグを膨張させるためである。生成コンピュータ２０６は、電圧コントロールモジュール２０８のコントロールを通じてガス生成システム１９２に対する電気的出力を管理することによってこのコントロールを提供するように構成されている。

電圧コントロールモジュール２０８は、電源２０４とガス生成システム１９２との間の電気回路に沿って接続されている。電圧コントロールモジュール２０８は、一つの実施例において、電力測定モジュール２１０と接続されている。電力測定モジュール２１０は、電源２０４の出力を測定し、そして、それによって、電圧コントロールモジュール２０８を通じてガス生成システム１２０に対して、電圧、電流、等といった電気の適切な量に係るコントロールと処理を促進するように構成されている。例えば、一つの実施例において、生成モジュール２０６は、ガス生成システム１９２からのガス生成について消滅、点火、またはスロットル調整のうち一つまたはそれ以上を決定する。電圧コントロールモジュール２０８は、それに応じて、電極１２２、１２４に対する電圧といった、電気エネルギの適用を調整するために、生成モジュール２０６によってコントロールされる。電力測定モジュール２１０は、電源２０４の出力を測定し、そして、それに応じて、例えば電源２０４の出力を使用するフィードバックコントロールによって、電圧コントロールモジュール２０８と協働して、ガス生成システム１９２に対して提供される電気の量を測定し、かつ、調整する。

ここにおいて以前に説明したように、一つの実施例において、コントローラ２０２は、所望のエアバッグ圧力プロフィールと全体圧力インパルスを計算し、そして、ガス生成システム１９２をコントロールし、かつ、動作させるように構成された一連のモジュールを含んでいる。一つの実施例において、コントローラ２０２は、例えば電圧コントロールモジュール２０８のコントロールを通じて、ガス生成システム１９２を動作させるように構成された生成モジュール２０６を含んでいる。一つの実施例において、ガス生成モジュール２０６は、複数のモジュールを含んでおり、それぞれのモジュールは、ガス生成システム１２０の一つまたはそれ以上の機能をコントロールするように構成されている。例えば、図２を再び参照すると、生成モジュール２０６は、膨張モジュール２１１、点火モジュール２１２、消火モジュール２１４、およびスロットル調整モジュール２１６のうち一つまたはそれ以上を含んでいる。これらのモジュールそれぞれは、ガス生成システム１９２の様々な対応する機能をコントロールする。

一つの実施例において、膨張モジュール２１１は、様々なセンサからヒューマンファクタ入力と衝突データを受け取り、かつ、発射火薬に係る最大の全体圧力インパルスより小さい全体圧力インパルス（例えば、圧力プロフィールの積分）を有する所望のエアバッグ圧力プロフィール（例えば、立ち上がり時間、ブレイクアウト（ｂｒｅａｋｏｕｔ）圧力、プロフィールの形状、および持続時間）を計算するように構成されている。膨張モジュール２１１は、圧力プロフィールに一致するか、または、非常に接近するために要求される発射火薬の燃焼割合を計算し、かつ、その要求される燃焼割合を提供するための電気的入力と発射火薬動作圧力を計算するように構成されている。発射火薬動作圧力は、発射火薬の自立した閾値圧力を超えることは許されず、そして、定められたマージンによって閾値から離れて拘束されるであろう。

一つの実施例において、点火モジュール２１２は、例えば、図１に示される電気的に操作される発射火薬１０８の点火が望まれる場合に、点火コンフィグレーションにおけるガス生成システム１９２に対する電気エネルギの適用をコントロールするように構成されている。別の実施例において、消火モジュール２１４は、反対に、発射火薬１０８に対する電気の適用を中断し、そして、それによって、ガス生成のそうした中断が望まれる場合に、電気的に操作される発射火薬を消火するように構成されている。一つの実施例において、消火モジュール２１４は、電圧コントロールモジュール２０８と協働して、（５００ｐｓｉより大きい高圧においてさえ）電気的に操作される発射火薬の消火が望まれる場合に、電気的に操作される発射火薬１０８に対してシャットオフ（ｓｈｕｔ−ｏｆｆ）機能を提供する。電気的に操作される発射火薬は自立していないので、２０００ｐｓｉに近づく圧力においてさえ、消火モジュールは、高圧環境における発射火薬をシャットダウンするように構成されている。

ＡＣＵ２００は、さらに、電気的に操作される発射火薬１０８に対する電気エネルギの適用を保証するように構成されているスロットル調整モジュール２１６を含んでいる。一つの実施例において、電気的に操作される発射火薬１０８は、発射火薬１０８に対する電気エネルギの適用に応じて（燃焼割合に対応する変化のために増加され又は減少された電圧と比較した初期電圧）、燃焼のスロットル調整をすることができる（燃焼割合を増加又は減少させる）。例えば、スロットル調整モジュール２１６は、増加されたガス生成（より高いエアバッグ膨張圧力）が望まれるときに、ガス生成システム１２０に対して追加の電気エネルギを適用するように電圧コントロールモジュール２０８をコントロールする。反対に、スロットル調整モジュール２１６は、また、例えば、エアバッグ圧力を減らすように、ガス生成の減少が望まれるときに、電圧コントロールモジュール２０８を通じて電気的に操作される発射火薬１０８に対する電気エネルギの適用を減少するようにも構成されている。

別の実施例において、ＡＣＵ２００は、図２に示されるように、圧力センサ２２０と通信する圧力モニタリングモジュール２１８を含んでいる。圧力センサは、一つの実施例において、燃焼チャンバ１０４に結合されており、そして、燃焼チャンバ１０４の中の圧力を測定し、かつ、それによって、電気的に操作される発射火薬１０８における圧力インシデントを適宜に測定することができる。一つの実施例において、電気的に操作される発射火薬１０８は、点火について、点火後に発射火薬の燃焼を維持するのと同様に、異なる電力出力を必要とする。例えば、点火において、電気的に操作される発射火薬１０８は、一つの実施例において、電気的に操作される発射火薬を点火するためにグラム（ｇｒａｍ）毎に約８００ジュール（ｊｏｕｌｅ）の電気を必要とする。別の実施例において、電気的に操作される発射火薬は、発射火薬１０８の燃焼を維持するために著しくより少ない電気入力を必要とする（例えば、グラム毎に１５０から２５０ジュール、別の例では、グラム毎に２００ジュール又はそれ以下）。従って、一つの実施例において、圧力センサ２２０は、燃焼割合とスラスト（ｔｈｒｕｓｔ）を決定するために燃焼チャンバ１０４の中の圧力を測定し、そして、それに応じて、ガス生成システム１９２の中で、いつ点火を開始し、かつ、停止するか判断することを支援するように構成されている。電気的に操作される発射火薬１０８の点火が決定すると、圧力モニタリングモジュール２１８は、電圧コントロールモジュール２０８と協働して、発射火薬に対して適用される電気エネルギの量を削減し、そして、それによって、電源２０４のエネルギを節約する。

別の実施例において、圧力モニタリングモジュール２１８は、図２に示されるように、圧力センサ２２１と通信する。圧力センサ２２１は、一つの実施例において、エアバッグ１９４の内側に存在し、そして、膨張する際のエアバッグ１９４の中の圧力を測定することができる。一つの実施例において、圧力センサ２２１は、エアバッグ１９４の膨張割合および後続する収縮割合をコントロールするために、圧力モニタリングモジュール２１８、燃焼チャンバ圧力センサ２２０、および膨張モジュール２１１と併せて使用される。

ここにおいて以前説明したように、図１で示された発射火薬といった電気的に操作される発射火薬は、発射火薬の電気的動作を促進するように構成された複数のコンポーネントを含んでおり、一方で、同時に、例えば、大気圧から５００ｐｓｉより大きい圧力まで、かつ、２０００ｐｓｉより小さいか、等しい圧力の範囲において、発射火薬の消火をすることができる。一つの実施例において、図１で示される燃焼チャンバ１０４といった燃焼チャンバは、エアバッグを膨張させるように高圧ガスを排出するために、５００ｐｓｉと２０００ｐｓｉｔの間の圧力に達し、３０ｐｓｉと４０ｐｓｉとの間の圧力になる。電気的に操作される発射火薬１０８は、ここにおいて説明されるように、燃焼チャンバ１０４の高圧環境の中で点火と消火をすることができる。例えば、少なくとも大気圧と２０００ｐｓｉとの間の圧力において、電気的に操作される発射火薬１０８は、電極１１０に対して適用される電気の中断を用いて消火することができる。別の言葉で言えば、電気的に操作される発射火薬１０８は、高圧において自立しておらず（例えば、電気的入力なしには燃焼が続かない）、そして、それによって、ガス生成システム１９２のオペレーション全体を通じて、電極１１０からの電気エネルギの適用に応じて操作されるのである。

ここにおいて説明されるように、電気的に操作される発射火薬は、一つの実施例において、これらに限定されるわけではないが、酸化剤、燃料、および結合剤を含む複数のコンポーネントを有している固形燃料である。一つの実施例において、酸化剤は、電気的に操作される発射火薬１０８の概ね５０から９０の全体質量パーセントを有する、液体の過塩素酸塩ベースの酸化剤である。液体の過塩素酸塩ベースの酸化剤は、これらに限定されるわけではないが、以下の表に示されるように、過塩素酸塩アルミニウム、過塩素酸塩バリウム、過塩素酸塩カルシウム、過塩素酸塩リチウム、過塩素酸塩マグネシウム、過塩素酸、過塩素酸塩ストロンチウム、過塩素酸塩ナトリウム、といった過塩素酸塩ベースの酸化剤を含んでいる。上記のリストは、限定的であるように意図されたものではなく、電気的に操作される発射火薬１０８の使用のための実施例を単に提供するものである。

加えて、電気的に操作される発射火薬１０８は、別の実施例において、燃料を含んでいる。燃料は、電気的に操作される発射火薬１０８の概ね５から３０質量パーセントを有している。一つの実施例において、燃料は、これに限定されるわけではないが、金属ベースの燃料を含んでいる。ここにおいて以前に説明したように、金属ベースの燃料は、電気的に操作される発射火薬１０８の点火と消火を支援するものである。例えば、金属ベースの燃料の提供は、電気的に操作される発射火薬１０８のコンダクタンス（ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）を増加させ、そして、それによって、点火のための発射火薬に対する電気の適用を促進する。反対に、金属ベースの燃料は、コンダクタンスにおける同じ増加、および、電圧コントロールモジュール２０８からの電力入力における減少を介して、発射火薬の燃焼を阻止する機能ができるようにする。従って、金属ベースの燃料は、それによって、電気的に操作される発射火薬１０８の燃焼を阻止し、そして、電気の中断で発射火薬の消火を促進する。上記の表に示されるように、金属ベースの燃料は、これらに限定されるわけではないが、タングステン、マグネシウム、酸化銅、チタニウム、およびアルミニウムを含んでいる。上記のリストは、限定的であるように意図されたものではなく、電気的に操作される発射火薬１０８の使用のための実施例を単に提供するものである。任意的に、電気的に操作される発射火薬１０８は、燃料なし（例えば、質量パーセント０を有する）で形成される。あらゆる燃料微粒子および望まない過塩素酸塩燃焼ガスの副産物を管理するために、典型的には、エアバッグ１９４の上流にフィルタが配置される。

別の実施例において、電気的に操作される発射火薬１０８は、ここにおいて説明されるように、これに限定されるわけではないが、結合剤を含む第３のコンポーネントを有している。結合剤は、一つの実施例において、電気的に操作される発射火薬１０８の質量パーセントの残余を含んでいる。一つの実施例において、結合剤は、これらに限定されるわけではないが、カゼイン、メチルセルロース、ポリエチレンオキサイド、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、等を含んでいる。結合剤は、一つの実施例において、酸化剤および燃料と協働して、これらのコンポーネントを、図１で提供される円柱形状といったあらゆるコンフィグレーションへ形成可能な固形の燃料の発射火薬へと結合する。ここにおいて説明されるように、電気的に操作される発射火薬１０８は、形状を維持するために十分に高い貯蔵弾性率（ｓｔｏｒａｇｅ ｍｏｄｕｌｕｓ）を有しており、発射火薬は製造へとモールドされる。例えば、電気的に操作される発射火薬１０８は、周囲温度において３００ｐｓｉまたはそれ以上の貯蔵弾性率を有し、従って、発射火薬１０８は動的な状況を通じて形状を維持することができる。一貫性のある形状を伴う発射火薬１０８は、従って、予測可能な性能プロフィールを維持している。発射火薬の形状と表面積が、動作の最中において比較的に変化しないからである。電気的に操作される発射火薬１０８は、それにより、あらゆる数量の粒子コンフィグレーションへと形成することができ（例えば、鋳造またはモールド）、そして、動的な状況に置かれたときでさえ、所望のパフォーマンスプロフィールを伴い信頼性よく動作する。

上記に説明されたコンポーネントを伴う電気的に操作される発射火薬１０８は、発射火薬に対する電気の適用に係るそれぞれ適用および中断を用いて点火および消火することができる。大気圧から、エアバッグのための燃焼チャンバにおいて見つかったタイプの高圧までの、圧力範囲にわたるものである。電気的に操作される発射火薬１０８は、高圧にある間でさえ自身で消化することができる。これらの圧力は、４００ｐｓｉ以上から２０００ｐｓｉまでの範囲である。電気的に操作される発射火薬１０８に対する電気エネルギの中断を用いて、発射火薬は燃焼を停止し、そして、燃焼チャンバ１０４の中で自身で消化する。一つの実施例において、金属ベースの燃料と液体の過塩素酸塩ベースの酸化剤は、これらの状況の下で電気的に操作される発射火薬１０８の点火と消火を促進するように協働する。加えて、液体の過塩素酸塩ベースの酸化剤は、金属ベースの燃料と協働して、電気的に操作される発射火薬１０８に対する電気エネルギの様々な適用が、それに応じて電気的に操作される発射火薬のガス出力をスロットル調整することを確保する（例えば、電位（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）または発射火薬に対して適用される電流の目盛り（ｇｒａｄｕａｔｉｏｎ）に基づいて調整可能な燃焼割合を用いるもの）。

加えて、電気的に操作される発射火薬１０８は、発射火薬を点火して、燃焼を維持するための他の電気的に操作される発射火薬と比べて相対的により小さい入力を必要とすることによって、電源２０４を最小化するように構成されている。例えば、電気的に操作される発射火薬１０８は、著しく高い比エネルギ（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｅｎｅｒｇｙ）を伴う他の電気的に操作される発射火薬（例えば、グラム毎に約２４００ジュール又はそれ以上）と比べて、大気圧においてグラム毎に６００から１１００ジュールの相対的に小さい比エネルギを有している（例えば、一つの実施例において、グラム毎に８００ジュール）。一つの実施例において、例えば、タングステンをその中に含んでいる金属ベースの燃料は、液体の過塩素酸塩ベースの酸化剤と協働して、グラム毎に８００ジュールと同等な電気エネルギの相対的に小さい適用が、電気的に操作される発射火薬１０８の点火を開始することができることを確保する。加えて、金属ベースの燃料の提供に伴い、電気的に操作される発射火薬１０８の燃焼を維持するために必要とされる比エネルギも、また、最小化される（例えば、発射火薬１０８の燃焼を維持するためにはグラム毎に２００ジュールで十分である）。これらの２つまたはそれ以上のコンフィグレーションにおける（点火と燃焼の維持）電気的に操作される発射火薬１０８に係る相対的に低い比エネルギ要求のおかげで、比較的に小さな電源を用いて、様々な電気入力の適用を通じて、スロットル調整と同様に点火が達成される。従って、エアバッグ燃焼アセンブリ１０２を含むガス生成システム１００といったシステムは、より高い比エネルギ要求を有する他の電気的に操作される発射火薬にそうでなければ備えられる、より大きいバッテリー電源とは対照的に、図２に示された電源２０４といった小さい電源を要求するだけである。例えば、電源は、一つの実施例において、ここにおいて提供されるように異なる発射火薬の形成配列に応じたバリエーションを伴って、グラム毎に８００ジュールの点火電力とグラム毎に２００ジュールの維持電力を提供するように構成されている。

電気的に操作される発射火薬１０８は、また、動的な運動学的な（ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）状況に曝されたときに、その形状を維持することもできる。一つの実施例において、電気的に操作される発射火薬１０８は、室温において３００ｐｓｉ又はそれ以上の貯蔵弾性率を有する。他の結合剤と協働して、電気的に操作される発射火薬１０８は、より大きな弾性率を有し得る。それにより、より大きな応力の下でさえ、電気的に操作される発射火薬１０８の形状を維持することができる。他の電気的に操作される発射火薬（例えば、室温において約６０ｐｓｉ又はより小さい貯蔵弾性率のもの）と比較してより大きな貯蔵弾性率を伴う電気的に操作される発射火薬を備えることによって、電気的に操作される発射火薬１０８は、ガス生成システム１９２のオペレーションの全てを通じて所望の形状を維持することができる。従って、電気的に操作される発射火薬１０８について燃焼割合と他の性能特性が、ガス生成システム１９２のオペレーションの全てを通じて予測可能に維持される。つまり、発射火薬は、動的な状況の下で、著しいクラックまたは変形を受けない。電気的に操作される発射火薬１０８のスランピング（ｓｌｉｍｐｉｎｇ）、平坦化、クラックといった現象は、これにより実質的に避けられ、そして、それに応じて、電気的に操作される発射火薬は予測可能な機械的および性能プロフィールを有している。

加えて、液体の過塩素酸塩ベースの酸化剤の組み合わせは、金属ベースの燃料も同様であるが、少なくともいくつかの実施例において、著しく長い期間について保存でき、一方で同時に性能特性を維持している電気的に操作される発射火薬１０８を提供する。例えば、一つの実施例において、ガス生成システム１９２のうち一つまたはそれ以上は、エンドユーザに対して提供され、そして、しばしば、木箱といた閉鎖空間の中に何月、何年、等といった長期間にわたり保管される。しばしば、これらのシステム１９２は、上手く換気されていない領域において保管され、そして、近くのコンポーネント、ソーラー暖房といったエクステリア暖房、等からの熱を受ける。ここにおいて説明される電気的に操作される発射火薬１０８は、例えば、全体圧力インパルス値、点火立ち上がり時間、ピーク圧力、重量発射火薬密度、等の性能特性を、電気的に操作される発射火薬１０８が華氏１４０°に近い温度に曝されている間でさえ保管期間の全てを通じて、維持することができる。

例えば、一つの実施例において、電気的に操作される発射火薬１０８が、初期立ち上がり時間において８００ポンド秒（ｐｏｕｎｄ ｓｅｃｏｎｄ）の初期全体インパルス値、スラスト対時間の積分としてここにおいて定義されるもの、を有し、そして、華氏約１４０°の温度で少なくとも３０日間にわたりガス生成システム１００、１２０を保管した後の２回めにおいても、再び、概ね８００ポンド秒の満期（ｍａｔｕｒｅ）インパルス値を有している。ここにおいて説明されるように、満期インパルス値は、こうした状況下で保管されても、初期インパルス値（例えば、一つの実施例において８００ポンド秒）と比較して実質的に同一の値を維持している。他の実施例において、電気的に操作される発射火薬１０８は、こうした状況下に、例えば、１年、２年、５年、１０年、又は、それ以上のより長い期間にわたり保管され、一方で、同時に、初期コンフィグレーションからこうした後の時間における満期コンフィグレーションまで、機械的特性と全体インパルス値（および、他の性能特性）を実質的に維持している。

図３は、エアバッグを展開して、膨張させるように、ここにおいて以前に説明した電気的に操作される発射火薬１０８といった、電気的に操作される発射火薬を使用するための方法３００一つの実施例を示している。方法３００の説明においては、ここにおいて説明された一つまたはそれ以上のコンポーネント、特徴、機能、等が参照される。便利であれば、参照番号を用いてコンポーネントと特徴について参照がなされる。参照番号は例示的なものとして提供されており、排他的なものではない。例えば、方法３００において説明される、特徴、コンポーネント、機能、等は、これらに限定されるわけではないが、対応する番号付けされたエレメント、ここにおいて説明される他の対応する特徴（番号付けされたもの及びされていないもの両方）を含む。それらの均等物も同様である。

３０２において、方法３００は、乗員の身長、体重、エアバッグアセンブリに対する近接度といった、様々なセンサに対するヒューマンファクタ入力を受け取るステップを含んでいる。

３０４において、方法３００は、自動車の速度、加速度、衝突角度、等といった、様々なセンサに対する衝突データ入力を受け取るステップを含んでいる。

３０６において、方法３００は、ヒューマンファクタおよび衝突データ入力、および、利用可能な最大の全体圧力インパルスに基づいて、特定の全体圧力インパルスを有する所望のエアバッグ圧力プロフィールを計算するステップを含んでいる。圧力プロフィールは、立ち上がり及び立ち下り時間、ブレイクアウト圧力（最大膨張圧力）、形状、および持続時間によって特徴付けされ得る。形状と、立ち上がり及び立と下り時間は、ブレイクアウト圧力の前または後に調節されてよい。

３０８において、方法３００は、エアバッグの膨張のために所望の圧力プロフィールと全体圧力インパルスを生成するために必要な発射火薬の燃焼割合を計算するステップを含んでいる。所望のエアバッグ圧力プロフィールは、エアバッグを膨張させるためのガスの既知の質量流量（ｍａｓｓ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ）を必要とする。燃焼ガスの質量流量「ｍ」に対する等式は、ｍ＝ρｒＡである。ここで、「ｒ」は必要とされる燃焼割合であり、「Ａ」は発射火薬１０８粒子の燃焼表面積であり、そして、「ρ」は発射火薬１０８の密度である。密度と初期の表面積が設定されている製造された発射火薬１０８の粒子形状が与えられると、発射火薬１０８の縮小率だけが、所望のエアバッグ圧力プロフィールを提供するための独立変数である。

方法３００において、ステップ３０６と３０８は、事前に計算された燃焼割合プロフィールのライブラリを有するルックアップテーブルを介して実行され得るだろう。別の言葉で言えば、それぞれの衝突イベントについて、エアバッグの燃焼プロセスを支配する解析的等式セットを、繰り返して、または、そうでなくても、解く必要がない。むしろ、解析的または実験的に以前に解かれた、規定の値を用いたルックアップテーブルが、衝突イベントとエアバッグ展開フェイズとの間の時間を最小化するために、代わりに使用され得る。

３１０において、方法３００は、要求される燃焼割合「ｒ」を提供するための、電気的入力（例えば、電圧「Ｖ］）および発射火薬の動作圧力「ｐ」を計算するステップを含んでいる。一つの形式においては、ｒ＝ａｐ^ｎｖ^ｌであり、ここで、「ａ」、「ｎ」、および「ｌ」は、実験的な定数である。この等式においては、電圧と動作圧力の両方が、エアバッグ発射火薬１０８の燃焼割合、および、従って質量流量をコントロールする。オペレーションの一つの実施例として、２つ同一な発射火薬サンプルが、同一の電力値によって点火され、そして、維持されるとすれば、発射火薬は、一つのサンプルがより高い圧力環境の中にある場合に、より大きい燃焼割合を有するだろう。これら２つの変数は、本質的に関連しており、そして、実際には、様々な反応を提供するために、一つの変数が典型的には一定に設定され、一方で、他の変数が変更される。

３１２において、方法３００は、電気的に操作される発射火薬に対して電気的入力を適用することによって電気的に操作される発射火薬１０８を点火するステップを含んでいる。電気的に操作される発射火薬は、一つの実施例において、図１で以前に示した燃焼チャンバ１０４の中に存在する。任意的に、複数の電極１１０が電気的に操作される発射火薬１０８の少なくとも一部分を通じて延び、発射火薬に対して電気的入力を提供する。

３１４において、方法３００は、点火された電気的に操作される発射火薬１０８から燃焼チャンバ１０４の中に圧力ガスを生成するステップを含んでいる。一つの実施例において、燃焼チャンバの中の圧力は大気圧より大きい。例えば、燃焼チャンバにおける圧力は、その中で５００ｐｓｉ以上に達する。チャンバ圧力は測定され得るものである。

３１６において、方法３００は、エアバッグ１９４を膨張させるために、燃焼チャンバ１０４から開口１１２を通じて圧力ガスを排出するステップを含んでいる。

３１８において、方法３００は、エアバッグ圧力プロフィールを生成するように必要な燃焼割合を提供するために計算されたプロフィールごとに電気的入力を変更するステップを含んでいる。電気的入力は、計算されたプロフィールだけに基づいてオープンループ（ｏｐｅｎ−ｌｏｏｐ）で変更されてよく、または、燃焼チャンバとエアバッグのうち一つまたは両方における計算されたプロフィールおよび測定された圧力に基づいてクローズループ（ｃｌｏｓｅ−ｌｏｏｐ）で変更されてよい。

３２０において、方法３００は、電気的に操作される発射火薬１０８を消火するために、電気的入力を中断するステップを含んでいる。一つの実施例において、電気的に操作される発射火薬１０８の消火は、大気圧から２０００ｐｓｉあたりの範囲にわたる圧力を含む様々な圧力において達成される。別の実施例において、電気的に操作される発射火薬の消火は、５００ｐｓｉより大きい圧力において電気的に操作される発射火薬１０８を消火するステップを含む。つまり、電気的に操作される発射火薬１０８は、５００ｐｓｉより大きい圧力および２０００ｐｓｉに等しいか小さい圧力といった高圧においてさえ、自立したものではない。別の言葉で言えば、電極１１０に対する電気の適用の中断によって、電気的に操作される発射火薬１０８は自立したものであり、そして、それによって、高圧排出ガスの生成を停止する（シャットオフ）。従って、ガス生成システム１９２が、電気的に操作される発射火薬１０８の周りの圧力が増加する環境の中に組み込まれるときに、電気的に操作される発射火薬は、圧力範囲の全てを通じて自己消火特性を維持し、それにより、ガス生成システムのオペレーションの全てを通じて電気的に操作される発射火薬１０８がシャットダウンされ得ることを確保している。

別の実施例において、方法３００は、さらに、華氏１４０°あたりの温度で少なくとも３０日間について電気的に操作される発射火薬１０８を保管するステップを含んでいる。電気的に操作される発射火薬１０８は、例えば、３０日間の始まりにおいて、初期時間における初期全体インパルス値を有しており、そして、高温保管状況における３０日の補間スパンの後に満期全体インパルス値を有する（または、一つまたはそれ以上の性能特性に係る初期値と満期値に対応している）。電気的に操作される発射火薬１０８の初期および満期全体インパルス値は、３０日スパンの開始と終了の両方において、実質的に同一である。つまり、電気的に操作される発射火薬の性能特性は、電気的に操作される発射火薬１０８が、例えば、華氏１４０°の温度において３０日以上保管された後でさえ、維持されている。一つの実施例において、発射火薬のインパルス値は、初期インパルス値および満期インパルス値の両方として、概ね８００ポンド秒である。

図４ａから図４ｃは、時間に対する燃焼チャンバの中のガス圧力のプロットを示しており、ベースラインプロフィール４００のスロットル調整、位相シフト、および消火をそれぞれに示している。ベースラインプロフィール４００は、所定の立ち上がり時間と立ち下がり時間を伴う定格のアンプ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）と持続時間を有するベースライン電気的入力によって生成される。図４ａにおいて示されるように、電気的入力のアンプは、発射火薬の燃焼を「スロットル調整」するために変更し得る。電気的入力のアンプを増加することはプロフィール４０２のピーク圧力を増加させ、そして、電気的入力のアンプを減少することはプロフィール４０４のピーク圧力を減少させる。電気的入力の持続時間は、全体圧力インパルスを保持するために、アンプとは反対に減少され、そして、増加されてよい。代替的に、発射火薬の質量に係る最大の全体圧力インパルスより小さい限りにおいて、全体圧力インパルスを変更するように、持続時間は、アンプから分離されてよい。図４ｂに示されるように、電気的入力は、プロフィール４０６または４０８を作成するために、位相シフトのベースラインに対して変更され得るものである。図４ｃに示されるように、圧力が発射火薬の自立閾値（ｓｅｌｆ−ｓｕｓｔａｉｎｉｎｇ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）４１０を超えない限りにおいて、電気的入力は、発射火薬の燃焼を消火するために中断され得るものであり、そして、ベースライン４１２、および、位相シフトされ、アンプ変調されたプロフィール４１４と４１６について示されるように、エアバッグ圧力の迅速な減少を生成し得る。一般的に、電気的入力は、自立閾値を決して超えることのない、チャンバにおける圧力プロフィールを生成するように、スロットル調整、位相シフト、および、消火の異なる組み合わせを実施するためにコントロールされてよい。エアバッグに対して配送される所望の圧力プロフィールと全体圧力インパルスを見積るためである。

図５は、エアバッグが展開を開始した後の期間について、所望のエアバッグ圧力プロフィール５０２を生成する、チャンバの中の圧力プロフィール５００を示している。この実施例においては、数ミリ秒のチャンバにおける初期インパルス５０４が、ブレイクアウト圧力（完全膨張）に達するためのエアバッグにおける１０ミリ秒台の膨張インターバル５０６、名目上ブレイクアウト圧力での１０ミリ秒台の膨張されたインターバル５０８、および、初期の乗員衝突後の数１０ミリ秒台の収縮インターバル５１０を導く。初期の高圧インパルス５０４は、エアバッグの膨張の以前に発生し、そして、折りたたまれたエアバッグの小さいボリュームの中へと排出される燃焼チャンバにおける熱い、高圧ガスを生じる。エアバッグが膨張を開始すると、熱いガスは、拡張し、かつ、冷えて、そして、増加しているボリュームのせいで圧力が収束に低下する。エアバッグ膨張インターバル５０６の最中に、エアバッグ圧力は１ｐｓｉ／ミリ秒で上昇してよい。膨張率は、チャンバの中で熱いガスがどれだけ多く生成されるかをコントロールする電気的入力をコントロールすることによって調整可能である。ブレイクアウト圧力５０８は、名目上３０−４０ｐｓｉであり、電気的入力を用いて調整可能である。電気的入力は、生成されるガスの量を通じて、立ち上がり率５０６とブレイクアウト圧力５０８の両方をコントロールする。電気的入力における増加は、より多くのガスを生成し、そして、電気的入力における減少は、より少ないガスを生成する。エアバッグのボリュームは同一なので、より多くの生成されたガスは、より速い立ち上がり率とより高いブレイクアウト圧力５０８を結果として生じ、そして、より少ない生成されたガスは、より遅い立ち上がり率とより低いブレイクアウト圧力５０８を結果として生じる。収縮率５１０は、発射火薬の燃焼を消火することによってコントロールされ得る。

本発明に係る数個の説明的な実施例が示され、そして、説明されてきたが、数多くの変形および代替の実施例が、当業者に対して生じるであろう。そうした変形および代替の実施例は、検討され、そして、添付の請求項において定められるような本発明の精神と範囲から逸脱することなく、なされ得るものである。

Claims (13)

1. エアバッグを展開し、かつ、膨張させる方法であって、
   燃焼チャンバを備えるステップと、
   前記燃焼チャンバの中に所定量の電気的に操作される発射火薬を備えるステップであり、前記発射火薬は、イオンベースの酸化剤を含み、少なくとも１０００ｐｓｉの自立閾値圧力を有し、点火された発射火薬は前記自立閾値圧力においては消火され得ない、ステップと、
   エアバッグを前記燃焼チャンバに対して接続するステップと、
   前記電気的に操作される発射火薬に対して電気的入力を適用することによって、前記チャンバの中の前記電気的に操作される発射火薬に点火するステップと、
   前記点火された電気的に操作される発射火薬の燃焼割合を変更するために前記電気的に操作される発射火薬に対する前記電気的入力をコントロールするステップであり、前記チャンバの中の圧力は前記自立閾値圧力より小さいレベルであって、前記エアバッグの中の圧力プロフィールおよび前記エアバッグに対して配送される全体圧力インパルスをコントロールする、ステップと、
   を含み、
   前記発射火薬は、イオン過塩素酸塩ベースの酸化剤を含んでいる、
   方法。
2. 本方法は、さらに、
   少なくとも一つのヒューマンファクタ入力および少なくとも一つの測定された衝突入力に基づいて、前記エアバッグついて特定の圧力プロフィールを計算するステップと、
   前記エアバッグにおいて前記特定の圧力プロフィールを提供するための燃焼割合プロフィールを計算するステップと、
   前記発射火薬の燃焼割合を提供するための電気的入力プロフィールとチャンバ圧力プロフィールを計算するステップと、
   前記電気的入力プロフィールに応じて、前記電気的入力を変更するステップと、
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記方法は、さらに、
   ５００ｐｓｉより大きいチャンバ圧力において前記電気的に操作される発射火薬を消火するために、前記電気的入力を中断するステップと、
   を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記イオン過塩素酸塩ベースの酸化剤は、前記電気的に操作される発射火薬の概ね５０から９０質量パーセントの液体の過塩素酸塩ベースの酸化剤を有し、さらに、
   前記電気的に操作される発射火薬の概ね１０から３０質量パーセントの結合剤と、
   前記電気的に操作される発射火薬の概ね５から３０質量パーセントの金属ベースの燃料と、
   を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記自立閾値圧力は、少なくとも１５００ｐｓｉであり、かつ、前記チャンバの中の圧力が、１０００ｐｓｉ以上に達する、
   請求項１に記載の方法。
6. 前記チャンバの中の圧力は、５００ｐｓｉより大きいピーク圧力に到達し、かつ、前記ピーク圧力の前または後のいずれかにおいて前記チャンバ圧力を調整するために、前記電気的入力が変更される、
   請求項１に記載の方法。
7. 前記エアバッグにおける前記圧力プロフィールが所望の圧力プロフィールとなるように、前記電気的入力が、変更される、
   請求項１に記載の方法。
8. 前記金属ベースの燃料は、前記液体の過塩素酸塩ベースの酸化剤と協働して、大気圧においてグラム毎におよそ６００から１１００ジュールの比エネルギを伴う前記電気的に操作される発射火薬を提供する、
   請求項４に記載の方法。
9. エアバッグアセンブリであって、
   燃焼チャンバと、
   前記燃焼チャンバの中の所定量の電気的に操作される発射火薬であり、前記発射火薬は、イオンベースの酸化剤を含み、少なくとも１０００ｐｓｉの自立閾値圧力を有し、点火された発射火薬は前記自立閾値圧力においては消火され得ない、発射火薬と、
   前記燃焼チャンバに対して接続されたエアバッグと、
   コントローラと、を含み、
   前記コントローラは、
   前記チャンバの中の前記電気的に操作される発射火薬に点火するために、前記電気的に操作される発射火薬に対して電気的入力を適用し、かつ、前記電気的に操作される発射火薬の燃焼割合を変更する、ように構成されており、前記チャンバの中の圧力は前記自立閾値圧力より小さいレベルであって、前記エアバッグの中の圧力プロフィールおよび前記エアバッグに対して配送される全体圧力インパルスをコントロールし、
   前記イオンベースの酸化剤は、イオン過塩素酸塩ベースの酸化剤を含む、
   エアバッグアセンブリ。
10. 前記イオン過塩素酸塩ベースの酸化剤は、前記電気的に操作される発射火薬の概ね５０から９０質量パーセントの液体の過塩素酸塩ベースの酸化剤を有し、さらに、
    前記電気的に操作される発射火薬の概ね１０から３０質量パーセントの結合剤と、
    前記電気的に操作される発射火薬の概ね５から３０質量パーセントの金属ベースの燃料と、
    を含む、請求項９に記載のエアバッグアセンブリ。
11. 前記コントローラは、５００ｐｓｉより大きいチャンバ圧力において前記電気的に操作される発射火薬を消火するために、前記電気的入力を中断して、前記全体圧力インパルスをコントロールする、ように構成されている、
    請求項９に記載のエアバッグアセンブリ。
12. 前記コントローラは、さらに、
    少なくとも一つのヒューマンファクタ入力および少なくとも一つの測定された衝突入力に基づいて、前記エアバッグについて特定の圧力プロフィールを計算し、
    前記エアバッグにおいて前記特定の圧力プロフィールを提供するための燃焼割合プロフィールを計算し、
    前記発射火薬の燃焼割合プロフィールを提供するための電気的入力プロフィールとチャンバ圧力プロフィールを計算し、かつ、
    前記電気的入力プロフィールに応じて、前記電気的入力を変更する、
    ように構成されている、請求項９に記載のエアバッグアセンブリ。
13. 前記コントローラは、さらに、
    ５００ｐｓｉより大きいチャンバ圧力において前記電気的に操作される発射火薬を消火するために、前記電気的入力を中断する、ように構成されている、
    請求項９に記載のエアバッグアセンブリ。

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