本研究使用機構運動模擬軟體ADAMS建構安全座椅機構模型，為了使模擬 座椅模型符合一般車輛座椅之配置，模型各元件是依據VOLVO 240 series車型所 配備普通座椅之外形與重量而建構。在不破壞座椅原始功能的前提下，將本研究 所設計之安全座椅機構加入普通座椅中，經由ADAMS軟體建構模型後，各個元 件名稱與其相對位置關係請參考
圖 12。
ADAMS 模 擬 安 全 機 構 中 加 了 三 個 彈 簧 ， 分 別 是 Spring_level 、 Spring_Rpush、Spring_Lpush。彈簧 Spring_level 的功用在於提供拉伸預力，當車 輛遭受後撞而加速度未達門檻時，抵抗桿件 equiv 之慣性力而保持啟動機構之平 衡；當後撞加速度到達門檻，桿件 equiv 之慣性力超過彈簧 Spring_level 之預力 才啟動。壓縮彈簧 Spring_Rpush、Spring_Lpush 之ㄧ端固定在車輛底盤（cargd）
上，另一端固定在滑塊 ejector 上，在正常駕駛狀況下呈壓縮狀態，以其彈力位 能提供滑塊 ejector 在啟動機構啟動時之動能，藉此釋放椅背之限制。各彈簧之 剛性、阻尼係數、與預力列於表 5 中。
表 5 座椅機構彈簧參數
Spring_name Stiffness (N/mm) Damping (N-sec/mm) Preload (N)
SPRING_level 2 0.2 -4
SPRING_L(R)push 18 5.70E-02 1500
圖 12 座椅安全機構圖
座椅機構受到圖 9之後撞加速度後，啟動機構開啟，安全機構啟動，為了描 述座椅之運動，且方便於後述的碰撞模擬軟體中控制座椅之運動，於座椅椅背上 取一參考點，如表 6，取出參考點的位置對時間曲線圖，再匯入多體動力數學模 型中模擬後撞。
表 6 描述椅背與頭枕運動之參考點位置
Related to center mass of PART (mm)
Referenct point Belong to PART
因為本計劃發展之座椅安全機構為平面機構，座椅椅背之位移皆在 XZ 平面 上，沒有 Y 方向的位移與 X、Z 方向的旋轉，所以在此繪出座椅椅背 X、Z 方向 位移與 Y 方向旋轉量，參考點在後撞過程中的運動位置曲線為圖 13。 圖中的 三條曲線分別是座椅參考點旋轉角度（實線）、X 方向位移（點線）與 Z 方向位 移（點虛線）。後述將討論這三組數據匯入多體動力數學模型中模擬後撞之人體 傷害情形。座椅在 ADAMS 中模擬後撞運動情形如圖 14 所示。
圖 13 座椅椅背參考點在後撞發生後的位移
體頸部在後撞過程中的運動，比較各體型人體於新式安全座椅的保護效果。在後 撞過程中，頸椎的傷害主要來自頭部與軀幹的相對運動，為了確切得知頭部與軀 幹的動力反應，在動力模擬軟體中擷取人偶軀幹 T1 點（軀幹與頸部交接處）與 頭部重心（CG）在碰撞時 X 方向的加速度變化曲線，分別根據普通座椅
（Conventional seat）、新式安全座椅匯出。圖 15 與圖 16 是 50%男性人偶於一 般座椅與新式安全座椅的 T1 與頭部 CG 加速度曲線圖。
Time (ms)
X-Acc(g)
Time (ms)
X-Acc(g)
50% Male T1 50% male Head CG
50%男性人偶在傳統座椅上的頭、胸加速度峰值差異較大，且其峰值發生時間相 距有 15ms；而新式座椅之頭胸加速度差較小，峰值發生時間相距有 2ms，可以 明顯看出新式座椅機構具有保持 50%男性人偶頭胸部運動一致的效果。
表 7 50%男性人偶在 T1 與頭部 CG 加速度峰值
50% Male Peak T1 Xacc (g) At Time(ms) Peak CG Xacc (g) At Time(ms)
傳統座椅 13.094 @ 83 21.828 @ 68 Time (ms)
X-Acc(g)
Female T1 Female Head CG
圖 18 5%女性人偶新式座椅 T1 與頭部 CG 加速度曲線圖 表 8 5%女性人偶 T1 與 CG 加速度峰值
Female Peak T1 Xacc (g) At Time(ms) Peak CG Xacc (g) At Time(ms)
傳統座椅 15.157 @ 67 14.015 @ 69
110ms~150ms），而產生加速度峰值，但座椅椅背從第一位置移動到第二位置時，人體軀幹與座椅椅背一直保持接觸，所以軀幹加速度峰值雖有提高（12.475g 提 高為 16.221g）但升高程度不大。表 9 為 95%男性人偶於傳統座椅與新式安全座
Time (ms)
X-Acc(g)
95% Male T1 95% Male Head CG
圖 20 95%男性人偶新式座椅 T1 與頭部 CG 加速度曲線圖 表 9 95%男性人偶 T1 與 CG 加速度峰值
95% Male Peak T1 Xacc (g) At Time(ms) Peak CG Xacc (g) At Time(ms)
傳統座椅 12.475 @ 89 21.964 @ 82
新式座椅 16.221 @ 135 21.171 @ 134
若使用傷害指標Nkm可以更進一步了解新式座椅與傳統座椅對人體保護效 果的差異。由圖 21中可以看出50%人偶在普通座椅上的Nkm值，在後撞過程中，
頭部向後剪力（Posterior）與頸部向後拉伸力矩（Extension）時，超出了安全範
Time (ms)
X-Acc(g)
95% Male T1 95% Male Head CG
圖 21 50%男性人偶頸部傷害 Nkm 曲線比較圖（左：傳統座椅；右：新式座椅）
圖 22 可看出 5%女性人偶模型在傳統座椅上受到後撞，頭部向後（Posterior）
剪力與向後拉伸（Extension）力矩稍稍超出安全範圍邊緣，而在新式安全座椅的