本計劃以機構設計概念提出一組連桿裝置，再以機構運動模擬分析軟體模擬 該組機構在後撞車禍中的運動特性，將此機構之運動特性在多體動力數學模型中 模擬後撞情形，並比較不同體型的人偶模型對於傳統座椅與新式座椅之碰撞情 形。以頸椎傷害指標評估各式人偶模型在傳統座椅與新式安全座椅的頸部傷害，
藉此分析新式座椅之改良效果。
本研究所設計之座椅機構以後撞時車輛所受加速度之大小為啟動門檻，依連 動順序可分為啟動機構、插銷機構與剛體導引機構三個部分。應用目前普遍用於 起重機之快釋機構於安全座椅中，作為啟動之機構，起重機之快釋機構主要用於 吊起重物，在釋放重物時使用者可以輕易的卸下重物，本座椅啟動機構乃採用釋 放機構之連桿可隨車輛加速度而運動作為啟動方式。
圖 5 （a）機構示意圖（b）應用於安全座椅之啟動機構示意圖
圖 5之（a）為應用於起重機快釋機構作動示意圖，圖 5之（b）為此一快釋 機構應用於安全座椅時，作為啟動機構時之示意圖。如圖 5之（b）所示，其座 標軸方向代表車內座標，X方向是行車方向。在正常行車狀況下，拉伸彈簧與E 桿上方的擋板達成平衡，使E桿在此機構中保持其肘節位置；當後撞發生時，E 桿之慣性力會破壞原本拉伸彈簧與擋板之平衡，此時會釋放一與C桿連接之桿 件，利用此一快釋機構作為啟動機構，即可達到利用後撞加速度啟動的效果。圖 6之插銷機構中的滑塊I與圖 5之（b）的C桿連接，當啟動機構釋放後即可透過插 銷機構解除四連桿機構之限制，使座椅椅背向後運動。
圖 6 插銷機構示意圖
本研究利用機構設計中剛體導引（Motion generation）理論，以四連桿機構 導引座椅椅背至兩個指定的位置，第一位置為正常駕駛情況下之椅背位置，第二 位置為防護作用啟動後座椅椅背之最後位置。設定座椅椅背運動為向後移動 50mm，並沿著 Y 方向轉 7 度。座椅運動示意圖如圖 7 所示。
圖 7 座椅運動示意圖
在平面上，一個物體的位置可由其上兩點的位置所決定，故通常可以物體上 兩點代表該物體。在圖 8中，以物體C代表座椅椅背。其第一位置C1 (=A1B1)與
圖 8 剛體導引四連桿運動簡圖
為了有效評估此一半主動式安全座椅機構在後撞過程保護乘員的效果，本計 畫根據 ETH、GDV 與 Autoliv 所提出的低速後撞測試規範作為測試標準，依此 測試規範可於實驗室中模擬標準後撞過程，其模擬受撞車輛之撞擊速度差約為 15 km/h，其加速度範圍如圖 9 所示，本計劃所使用的測試後撞速度經計算後約 為 16 ± 1 km/h。因為座椅與頭靠枕位置方面影響人體頸部傷害的程度極大，為了 統一測試的條件，規範中明確定義測試時座椅在車輛上固定的幾何位置、人偶於 車內座椅的坐姿等。圖 10 為規範中座椅與人偶設定位置圖，表 2 為圖 10 尺寸 說明。
圖 9 撞擊加速度通道[ISO/TC22 N2071]
圖 10 測試規範各式尺寸代號示意圖[ISO/TC22 N2071]
表 2 測試規範之座椅人偶位置設定[ISO/TC22 N2071]
尺寸代號 描述 量測儀器 尺寸
A H-point 與 車輛地板垂直距離 H-Punkt-Machine (275 + 15) mm B H-point 與 腳踏板底部水平距離 H-Punkt-Machine (850 ± 100)mm C H-point 與 標記點 T4 垂直距離 ATD (100 ± 5) mm
α 腳踏板 與 車輛地板夾角 40° - 45°
φ 骨盆(臀部)旋轉角 ATD 25° + 2°
本計劃以 DYNAMAN 碰撞模擬軟體作為求解工具，模擬安全座椅機構在後 撞過程中對人偶模型的影響。碰撞模擬採用 GEBOD 資料庫建立 5%女性坐姿人 偶、95%男性坐姿人偶與 50%男性坐姿人偶，模擬分析座椅安全機構對三種不同 體型人偶的頸部保護效果，其中各體型人偶之建立分別是依據 Hybrid III 5%女 性、Hybrid III 50%男性與 Hybrid III 95%男性之身高體重。車輛內裝如腳踏板、
車輛底盤、安全帶等設定如圖 11 所示。
測定的方式，來評估碰撞試驗中的整車安全性或汽車安全保護系統。透過量測碰 撞試驗中人偶動力學反應（位移、加速度、受力等等），計算出傷害量化指標，
本計劃使用Schmitt提出之Nkm量化指標來評估頸部傷害。Nkm是應用剪力與力 矩經過正規化的之後的線性組合，包含四種指標，分別依據剪力與力矩的方向為 Nfa、Nea、Nfp、Nep來衡量頸椎是否受到傷害。Nkm的第一個下標代表頭頸接點 所受力矩方向（f : flexion，向前彎曲；e：extension，向後拉伸），第二個下標代 表頭頸接點所受剪力之方向（a：anterior，正X方向；p：posterior、負X方向）如 AIS1傷害。其他體型人偶的傷害臨界指標則以Hybrid Ⅲ 50% Male之傷害指標經 由縮放理論而得到，如表 4。
表 4 縮放係數與各體型人體 Nkm 臨界值
Mint(N-m)
(flexion,extension) Fint(N)
5% Female 43.9 , -23.7 531.550% Male 88.1 , -47.5 845 95% Male 116.8 , -62.9 1020
int int
( ) ( ) Nkm( )
F tx M tYt