CN106853749B - 一种中控脚轮控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种中控脚轮控制装置，包括连动组、旋转体、卡掣组和执行组；所述连动组包括凸轮、六方头、第一弹性元件、安装轴、六角杆、齿盘和衬套盖；所述旋转体包括安装轴下端依次穿过的滚珠轴承、滚珠轴承套、主轴轴承套、主轴轴承和支架；所述卡掣组包括刹车座、转动齿盘、第二弹性元件、迫压臂、刹车块、定位槽、凹槽和凸台；所述执行组包括通过销钉连接的、且对称分布在支架左右两侧的滚轮、齿片、滚动轴承、套筒和设在支架两侧之间的中心套筒；滚轮内侧面有轮齿盘，轮齿盘与齿盘片通过螺钉连接。本发明在保证其直行、万向和刹车定向三种状态快捷切换的前提下，使其结构紧凑，装配简单，结构合理，成本降低，安全可靠。

Description

一种中控脚轮控制装置
技术领域
本发明属于医用手术床脚轮研究领域，具体涉及一种中控脚轮控制装置。
背景技术
目前，随着社会的发展，尤其是在医疗行业中，医疗病床、推车等常用的脚轮，因其操作简便，结构可靠，应用日趋广泛。然而随着科技技术的发展，脚轮作为病床、推车等大型护理设施的次要配件，被要求精细、简约、可靠，这就要求我们必须精简脚轮内部结构的配置，能通过较少的配件，甚至是一两个零配件来实现原有的产品功能。
目前，授权公告号为CN202656787 U的中国台湾的中控脚轮，其控制系统结构复杂，成本较高，零部件较多；授权公告号为CN 2860901Y的中国专利公开了一种双轮式中控脚轮，虽然该中控脚轮尽管能同时实现上述的三种功能，但是，该双轮式中控脚轮结构复杂，制造成本高，而且采用滑块和嵌槽来实现刹止，导致该双轮式中控脚轮的刹止强度较低，影响使用寿命、严重的甚至导致双轮式中控脚轮的安全性能。基于以上原因，需要一种新型中控脚轮控制系统；在满足其直行、万向和刹车定向三种状态快捷切换的前提下，使其结构紧凑，装配简单。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种中控脚轮控制装置，解决了现有中控脚轮存在结构复杂、装配困难、使用寿命短等技术问题，其具有结构紧凑、便于生产、安装维护方便的优点、且节省成本。
本发明的技术方案是：一种中控脚轮控制装置，包括连动组、旋转体、卡掣组和执行组；
所述连动组包括凸轮、六方头、第一弹性元件、安装轴、六角杆、齿盘和衬套盖；所述六角杆的上端位于安装轴内，六角杆的下端与齿盘通过螺纹连接；安装轴的上端设有第一弹性元件、外侧设有衬套，所述六方头下端穿设第一弹性元件及衬套，使第一弹性元件位于安装轴上端内部；所述凸轮位于六方头顶部；
所述旋转体包括安装轴和安装轴下端依次穿过滚珠轴承、滚珠轴承套、主轴轴承套、主轴轴承、支架；所述安装轴边缘凸起的部分压在滚珠轴承的上端面，滚珠轴承套和主轴轴承套相扣，滚珠轴承和主轴轴承套的上端面接触，滚珠轴承套的下端面和支架的上端面接触，主轴轴承套下部位于支架内测，支架两侧有通孔，铆钉穿过通孔；
所述卡掣组包括刹车座、转动齿盘、第二弹性元件、迫压臂、刹车块、定位槽、凹槽和凸台；所述刹车座的上挡板中间开有定位槽，下挡板阻挡迫压臂，转动齿盘为半球体，上表面沿圆周均匀分布有齿、可与所述齿盘的下端啮合，转动齿盘下端与迫压臂上的矩形槽相配合，所述齿盘上设有凸台，凸台可卡在定位槽内；第二弹性元件下端套在刹车座底面的凸台上，上端卡在迫压臂的孔内；所述刹车块穿过迫压臂的另一端，刹车块可与执行组的轮齿盘啮合；
所述执行组包括通过销钉连接的、且对称分布在支架左右两侧的滚轮、齿片、滚动轴承、套筒和设在支架两侧之间的中心套筒；滚轮内侧面有轮齿盘，轮齿盘与齿盘片通过螺钉连接。
上述方案中，所述凸轮括圆形轮廓，第一圆弧形凹部，第二圆弧形凹部及五边形孔衬套上设有抵制缘，抵制缘在凸轮的上槽内，凸轮转动到左右极限时，被抵制缘挡住，上槽圆弧的角度为100°～103°，凸轮中心竖线到槽的左边界的角度为44°～45°，到右边界的角度为56°～58°，下方有两个等半径的圆弧凹部第一圆弧形凹部和第二圆弧形凹部，第一圆弧凹部的圆心在中心竖线上，距离中心横线12.5～12.6mm，过圆形轮廓与第一圆弧形凹部的圆弧相切位置的公切线与中心竖线成39°～41°角，第二圆弧形凹部的圆弧弧度为80°，其上边缘切线与中心横线夹角为6°～8°。
上述方案中，所述刹车块为长方体，在长方体的中间位置有螺纹孔，两端开有长5～6cm梯形尖齿，梯形尖齿可与轮齿盘啮合。
上述方案中，所述刹车块一端的梯形尖齿的个数为4～6个，梯形齿沿圆弧状分布。
上述方案中，所述轮齿盘的梯形齿与刹车块的梯形尖齿相对应，且角度为9°～11°，梯形尖齿下端两侧的边a和边b的夹角为8°～10°，上端两侧的边c和边d的夹角为120°～150°；
上述方案中，所述转动齿盘的中心截面上有18～24个相同的梯形尖齿，沿圆周均匀分布。
上述方案中，所述转动齿盘的每个梯形齿的两侧的边e和边f夹角为8°～10°，下端两侧的边g和边h夹角为9°～11°，上端两侧的边i和边j的夹角为119°～120度，齿高1.45～1.5mm，距中心截面3.9mm～4.1mm距离，保留中间厚度k为7.9mm～8.1mm，使其成为“T”型结构。
上述方案中，所述矩形凹槽与转动齿盘下端通过销钉连接，矩形凹槽的长度需要保证在迫压臂回弹到极限时能与齿盘完全分离。
上述方案中，所述第二弹性元件为螺旋弹簧，下端的直径小，上端的直径大。
上述方案中，所述衬套包括左衬套和右衬套，左衬套和右衬套的下部依次设有沿圆周方向的衬套第一通孔和衬套第二通孔，安装轴的顶部和下部依次设有沿圆周方向安装轴第一通孔和安装轴第二通孔，安装轴第一通孔、安装轴第二通孔和衬套第一通孔、衬套第二通孔分别对齐。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所设计的凸轮有三个档位，分别控制其直行、万向和刹车定向三种状态，凸轮中心孔为五边形，便于在凸轮转动时能准确到达指定的档位；所设计的长方体刹车快，中间有螺纹孔，它和螺栓、固定挡板结合，用于固定刹车快；5～6cm梯形尖齿，其分布符合圆弧形，和轮齿盘的轮廓相匹配，做成尖齿，避免了其与轮齿盘上的齿造成打齿；所设计的转动齿盘，其齿要与齿盘上的齿要对应，在与齿盘接触时，始终处于水平，避免了齿与齿相啮合时因接触不充分而造成的滑齿，之所以设计上述参数范围，是由于脚轮在直行时，齿与齿之间也要克服脚轮因路面的凸凹而发生摆动的力。本发明的脚轮在保证其直行、万向和刹车定向三种状态快捷切换的前提下，使其结构紧凑，装配简单，结构合理，成本降低，安全可靠。它作为医疗床脚轮，便于装配和维修，控制系统的零部件便于制造，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明一实施方式的爆炸图；
图2为本发明一实施方式的凸轮轴侧图；
图3为本发明一实施方式的刹车剖面图；
图4为本发明一实施方式的万向剖面图；
图5为本发明一实施方式的直行剖面图；
图6为本发明一实施方式的刹车轴测图；
图7为本发明一实施方式的刹车块局部放大图；
图8为本发明一实施方式的脚轮轴测图；
图9为本发明一实施方式的转动齿盘。
图中：1-连动装置、2-旋转体、3-卡掣组、4-执行组、101-衬套盖、102-凸轮、1021-圆形轮廓、1022-第一圆弧形凹部、1023-第二圆弧形凹部、1024-五边形孔、1025-上槽、103-六方头、104-衬套、1041-左衬套、1042-右衬套、105-第一弹性元件、106-安装轴、107-六角杆、108-齿盘、109-抵制缘、110-衬套第一通孔、111-衬套第二通孔、112-安装轴第一通孔、113-安装轴第二通孔、114-六角通孔、201-滚珠轴承、202-滚珠轴承套、203-主轴轴承套、204-主轴轴承、205-支架、301-刹车座、302-转动齿盘、303-第二弹性元件、304-迫压臂、305-刹车块、306-定位槽、307-梯形尖齿、308-凹槽、309-凸台、310-下挡板、311-销钉、312-上挡板、313-固定挡板、314-螺钉孔、401-滚轮、402-轮齿盘、403-中心套筒、404-销钉、405-套筒、406-滚轮轴承、407-齿片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
图1、3、4和5所示为本发明所述中控脚轮控制装置的一种实施方式，所述中控脚轮控制装置，包括连动组1、旋转体2、卡掣组3和执行组4。
所述连动组1包括衬套盖101、凸轮102、六方头103、衬套104、第一弹性元件105、安装轴106、六角杆107和齿盘108。所述六角杆107顶部有凸轮102，如图2所示，所述凸轮102包括圆形轮廓1021、第一圆弧形凹部1022、第二圆弧形凹部1023及五边形孔1024，六角杆107底部具有圆形段，该圆形段中心表面具有螺纹，六角杆107的下端与齿盘108通过螺纹连接；安装轴106内孔为圆形，末端内孔为六边形孔，其中心具有供第一弹性元件105置入的内孔槽；所述衬套104包括相对应的左衬套1041和右衬套1042，安装轴106的上部被左衬套1041和右衬套1042固定，左衬套1041和右衬套1042的下部依次设有沿圆周方向的衬套第一通孔110和衬套第二通孔111，于左衬套1041、右衬套1042内面适处分别具有与左衬套1041和右衬套1042一体成型的抵制缘109，左衬套1041和右衬套1042的抵制缘109是相对应；安装轴106的顶部和下部依次设有沿圆周方向对称分布的通孔，即四个安装轴第一通孔112和四个安装轴第二通孔113，其中心末端具有六角透孔114。连动组的安装轴106受六角杆107连动而旋转，由于安装时，安装轴106上的安装轴第一通孔112、安装轴第二通孔113要和左衬套1041、右衬套1042的衬套第一通孔110和衬套第二通孔111对齐，以便于旋转调节。所述衬套104的上部所设的透孔与凸轮的五边形孔1024相对齐，以便于人工调节左衬套1041和右衬套1042对齐，用一U形衬套盖101将它们固定。
所述抵制缘109在凸轮102的上槽1025内，凸轮102转动到左右极限时，被抵制缘109挡住，上槽1025圆弧的角度为100°～103°，凸轮102中心竖线到槽的左边界的角度为44°～45°，到右边界的角度为57°～58°，下方有两个等半径的圆弧凹部第一圆弧形凹部1022和第二圆弧形凹部1023，其中第一圆弧凹部1022的圆心在中心竖线上，距离中心横线12.5～12.6mm，过圆形轮廓1021与第一圆弧形凹部1022的圆弧相切位置的公切线与中心竖线成39°～41°角，第二圆弧形凹部1023的圆弧弧度为80°，其上边缘切线与中心横线夹角为6°～8°。其中所述凸轮102的五边形孔1024中心和上槽1025的圆弧中点连线即为中心竖线，中心横线是过所述凸轮102的五边形孔1024中心、且和中心竖线垂直。
所述旋转体2包括滚珠轴承201、滚珠轴承套202、主轴轴承套203、主轴轴承204和支架205。滚珠轴承201也即是平面轴承，安装轴106穿过其中心，安装轴106边缘凸起的部分压在滚珠轴承201的上端面，滚珠轴承套202和主轴轴承套203相扣，滚珠轴承201和主轴轴承套203的上端面接触，滚珠轴承套202的下端面和支架205的上端面接触，主轴轴承套203下部位于支架205的内测，主轴轴承203放在主轴轴承套204内、并与主轴106过盈配合。支架205两侧有通孔，铆钉穿过通孔，固定控制装置。
如图6所示，所述卡掣组3包括刹车座301、转动齿盘302、第二弹性元件303、迫压臂304、刹车块305、定位槽306、梯形刹车齿307、凹槽308和凸台309。所述刹车座301的上挡板312中间开有定位槽306，上挡板312与刹车座301用销钉311连接，下挡板310阻挡迫压臂304，防止其转动幅度过大，如图9所示，所述转动齿盘302为半球体、且上表面的中心截面上有18～24个相同的梯形尖齿，沿圆周均匀分布；所述转动齿盘302的每个梯形齿的两侧的边e和边f夹角为8°～10°，下端两侧的边g和边h夹角为9°～11°，上端两侧的边i和边j的夹角为119°～120度，齿高1.45～1.5mm，距中心截面3.9mm～4.1mm距离，保留中间厚度k为7.9mm～8.1mm，使其成为“T”型结构；如图9所示，所述转动齿盘302下端为方便铆钉通过，与迫压臂304上的矩形槽308相配合，保证刹住滚轮401时，转动齿盘302的一侧和其刚好接触。所述矩形凹槽308与转动齿盘302下端通过销钉连接，矩形凹槽308的长度需要保证在迫压臂304回弹到极限时能与齿盘108完全分离。所述迫压臂304的一端和刹车座301通过第二弹性元件303来保持平行，所述第二弹性元件303为螺旋弹簧，下端的直径小，上端的直径大，第二弹性元件303下端套在刹车座301底面的凸台上，上端卡在迫压臂304的孔内；所述刹车块305穿过迫压臂304的另一端，所述刹车块305为长方体，中间有螺纹孔，两端与轮齿盘402相接处的位置，开有按圆弧形状分布的梯形尖齿307，长度5～6cm，如图7所示，所述刹车块305一端的梯形尖齿307的个数为4～6个，梯形尖齿307可与轮齿盘402啮合，所述第二弹性元件303的复位，可使迫压臂304转动，从而使刹车块305与轮齿盘402脱离。所述轮齿盘402的梯形齿与刹车块305的梯形尖齿307相对应，且角度为9°～11°，梯形尖齿307下端两侧的边a和边b的夹角为8°～10°，上端两侧的边c和边d的夹角为120°～150°。
卡掣组的齿盘进入刹车座301的上定位片时使脚轮处于直行定向前进状态；当齿盘108位于上挡板312和转动齿盘302之间时使脚轮处于万向状态，当齿盘108的卡槽与转动齿盘302的卡槽相卡合，而使迫压臂304转动，从而与左、右侧滚轮401的卡槽相卡合，通过凸轮102的转动来控制齿盘的上下移动，进而控制脚轮的刹车；迫压臂304上开有安装转动齿盘302的槽，其槽的尺寸有严格要求，保证齿盘位于上挡板312和转动齿盘302之间时，转动齿盘302和齿盘能够完全分离。
如图8所示，所述执行组4包括通过销钉404连接的、且对称分布在支架205左右两侧的滚轮401、齿片407、滚动轴承406、套筒405和设在支架205两侧之间的中心套筒403；滚轮401中心有滚动轴承406，外侧面有加强筋，内侧面有轮齿盘402，轮齿盘402的齿为梯形尖齿，为保证刹车的可靠性，其外部有与轮齿盘402形相仿的齿盘片407，轮齿盘402上有螺纹孔，用螺钉把齿盘片407和轮齿盘402连接起来，套筒405在轮齿盘402和支架205之间，保证它们之间的距离。所述支架205上有连接滚轮401的销钉孔，两孔之间有中心轴；支架205外壁与滚轮401之间用中心套筒403连接，滚动轴承406与滚轮401是过盈配合。所述滚轮401的材料为聚丙烯。
本发明装置的工作过程中凸轮102和六方头103相接触，调节凸轮102绕五边形孔1024中心旋转，六方头103可以分别处在凸轮102的不同位置使脚轮刹车、万向、直行；
刹车状态：
如图3所示，当向后，即图中箭头所指相反方向旋转凸轮102时；凸轮102处于此位置圆形轮廓1021，六方头与圆形轮廓1021接触，由于到圆心的距离增大，向下压，此时第一弹性元件105处于压缩状态，六角杆107和齿盘108随之向下移动，齿盘108压到转动齿盘302上，转动齿盘302可以发生转动，与齿盘108接触时，它们平面相平行，且齿与齿相互啮合，以防止脚轮在刹车时，整体发生转动；转动齿盘302通过与迫压臂304相连的销钉是迫压臂304向下转动，迫压臂304压缩第二弹性元件303，刹车块305的表面与轮齿盘402接触，并且梯形刹车齿307的一边与轮齿盘402的一侧相接触，致使脚轮刹住，迫压臂304上放转动齿盘的凹槽308，保证刹住滚轮401时，转动齿盘302的一侧和其刚好接触。
万向状态：
如图4所示，当所述六方头103的尖端位于凸轮102的第一圆弧形凹部1022的位置时，由于到圆心的距离减小，此时第一弹性元件105开始回弹但仍处于压缩状态，六角杆107和齿盘108随之向上移动，齿盘108与转动齿盘302分离，第二弹性元件303回弹，使迫压臂304转动，从而使刹车块305与轮齿盘402分离，挡板310与迫压臂304接触时，第二弹性元件303恰好处于自由状态，与第二弹性元件303接触的迫压臂304那端恰好处于水平状态，防止了因齿盘108的移动而带动转动齿盘302。此时，脚轮处于自由状态。
直行动作：
如图5所示，当六方头103的尖端位于凸轮102的第二圆弧形凹部1023的位置时，第一弹性元件105继续回弹，六角杆107和齿盘108向上移动，齿盘108的凸台309卡在定位槽306内，如果没有卡进去，旋转体转一角度后会重新卡进去，进而控制脚轮的直行行走。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种中控脚轮控制装置，其特征在于，包括连动组(1)、旋转体(2)、卡掣组(3)和执行组(4)；
所述连动组(1)包括凸轮(102)、六方头(103)、第一弹性元件(105)、安装轴(106)、六角杆(107)、齿盘(108)和衬套盖(101)；所述六角杆(107)的上端位于安装轴(106)内，六角杆(107)的下端与齿盘(108)通过螺纹连接；安装轴(106)的上端设有第一弹性元件(105)、外侧设有衬套(104)，所述六方头(103)下端穿设第一弹性元件(105)及衬套(104)，使第一弹性元件(105)位于安装轴(106)上端内部；所述凸轮(102)位于六方头(103)顶部；
所述旋转体(2)包括安装轴(106)和安装轴(106)下端依次穿过的滚珠轴承(201)、滚珠轴承套(202)、主轴轴承套(203)、主轴轴承(204)、支架(205)；所述安装轴(106)边缘凸起的部分压在滚珠轴承(201)的上端面，滚珠轴承套(202)和主轴轴承套(203)相扣，滚珠轴承(201)和主轴轴承套(203)的上端面接触，滚珠轴承套(202)的下端面和支架(205)的上端面接触，主轴轴承套(203)下部位于支架(205)内测，支架(205)两侧有通孔，铆钉穿过通孔；
所述卡掣组(3)包括刹车座(301)、转动齿盘(302)、第二弹性元件(303)、迫压臂(304)、刹车块(305)、定位槽(306)、矩形凹槽(308)和凸台(309)；所述刹车座(301)的上挡板(312)中间开有定位槽(306)，下挡板(310)阻挡迫压臂(304)，转动齿盘(302)为半球体，上表面沿圆周均匀分布有齿、可与所述齿盘(108)的下端啮合，转动齿盘(302)下端与迫压臂(304)上的矩形凹槽(308)相配合，所述齿盘(108)上设有凸台(309)，凸台(309)可卡在定位槽(306)内；第二弹性元件(303)下端套在刹车座(301)底面的凸台上，上端卡在迫压臂(304)的孔内；所述刹车块(305)穿过迫压臂(304)的另一端，刹车块(305)可与执行组(4)的轮齿盘(402)啮合；
所述执行组(4)包括通过销钉(404)连接的、且对称分布在支架(205)左右两侧的滚轮(401)、齿片(407)、滚动轴承(406)、套筒(405)和设在支架(205)两侧之间的中心套筒(403)；滚轮(401)内侧面有轮齿盘(402)，轮齿盘(402)与齿盘片(407)通过螺钉连接；
所述凸轮(102)包括圆形轮廓(1021)，第一圆弧形凹部(1022)，第二圆弧形凹部(1023)及五边形孔(1024)，衬套(104)上设有抵制缘(109)，抵制缘(109)在凸轮(102)的上槽(1025)内，凸轮(102)转动到左右极限时，被抵制缘(109)挡住，上槽(1025)圆弧的角度为100°～103°，凸轮(102)中心竖线到槽的左边界的角度为44°～45°，到右边界的角度为56°～58°，下方有两个等半径的圆弧凹部第一圆弧形凹部(1022)和第二圆弧形凹部(1023)，第一圆弧形凹部(1022)的圆心在中心竖线上，距离中心横线12.5～12.6mm，过圆形轮廓(1021)与第一圆弧形凹部(1022)的圆弧相切位置的公切线与中心竖线成39°～41°角，第二圆弧形凹部(1023)的圆弧弧度为80°，其上边缘切线与中心横线夹角为6°～8°；
所述刹车块(305)为长方体，在长方体的中间位置有螺纹孔，两端开有长5～6cm梯形尖齿(307)，梯形尖齿(307)可与轮齿盘(402)啮合。
2.根据权利要求1所述的中控脚轮控制装置，其特征在于，所述刹车块(305)一端的梯形尖齿(307)的个数为4～6个，梯形齿沿圆弧状分布。
3.根据权利要求1所述的中控脚轮控制装置，其特征在于，所述轮齿盘(402)的梯形齿与刹车块(305)的梯形尖齿(307)相对应，且角度为9°～11°，梯形尖齿(307)下端两侧的边a和边b的夹角为8°～10°，上端两侧的边c和边d的夹角为120°～150°。
4.根据权利要求1所述的中控脚轮控制装置，其特征在于，所述转动齿盘(302)的中心截面上有18～24个相同的梯形尖齿，沿圆周均匀分布。
5.根据权利要求4所述的中控脚轮控制装置，其特征在于，所述转动齿盘(302)的每个梯形齿的两侧的边e和边f夹角为8°～10°，下端两侧的边g和边h夹角为9°～11°，上端两侧的边i和边j的夹角为119°～120度，齿高1.45～1.5mm，距中心截面3.9mm～4.1mm距离，保留中间厚度k为7.9mm～8.1mm，使其成为“T”型结构。
6.根据权利要求1所述的中控脚轮控制装置，其特征在于，所述矩形凹槽(308)与转动齿盘(302)下端通过销钉连接，矩形凹槽(308)的长度需要保证在迫压臂(304)回弹到极限时能与齿盘(108)完全分离。
7.根据权利要求1所述的中控脚轮控制装置，其特征在于，所述第二弹性元件(303)为螺旋弹簧，下端的直径小，上端的直径大。
8.根据权利要求1所述的中控脚轮控制装置，其特征在于，所述衬套(104)包括左衬套(1041)和右衬套(1042)，左衬套(1041)和右衬套(1042)的下部依次设有沿圆周方向的衬套第一通孔(110)和衬套第二通孔(111)，安装轴(106)的顶部和下部依次设有沿圆周方向安装轴第一通孔(112)和安装轴第二通孔(113)，安装轴第一通孔(112)、安装轴第二通孔(113)和衬套第一通孔(110)、衬套第二通孔(111)分别对齐。
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