CN114459745A - 一种检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的方法及装置，将电磁阀接入控制电路，将铝丝塞入电磁阀的易卡滞铝屑部位，通过控制电路的通断驱动电磁阀的阀芯往复运动，记录铝丝被切断时的控制电路的通电或断电次数，将控制电路的实际通电或断电次数与实验设定的控制电路的通电或断电次数对比，若控制电路的实际通电或断电次数大于实验设定的控制电路的通电或断电次数则对电磁阀进行改进，将改进后的电磁阀再次接入控制电路，重复上述步骤，直至控制电路的实际通电或断电次数小于或等于实验设定的控制电路的通电或断电次数。本发明所设计的方法简单，投资少，得到的检测结果直观、明确，能够量化分析。

Description

一种检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的方法及装置

技术领域

本发明涉及汽车动力总成零部件技术领域，具体地指一种检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的方法及装置。

背景技术

随着发动机、变速箱电动化以及排放和油耗要求越来越高，在汽车动力总成上伺服比例换向电磁阀的应用越来越多，但因阀芯磕碰伤或金属颗粒物进入引起的阀芯卡滞故障也日趋增多。同时当今用户要求很高，对保质期内特别是短里程的新车出现的电磁阀卡滞故障不能接受，很多用户往往不接受拆开发动机或变速箱维修，甚至要求更换车辆或退车，给主机厂造成很大的经济损失。通过对大量故障件的研究，我们发现引起卡滞故障的主要原因是新电磁阀阀体内部的清洁度问题，因尺寸设计和制造精度等引起的卡滞极少。但清洁度问题不能不计成本的提高，因此如何提升阀芯防铝屑卡滞能力并如何检测和优化这种能力成为行业技术性难题。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种能检测电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力，并根据电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力对电磁阀进行优化的方法及装置。

为实现此目的，本发明所设计的检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的方法，其特征在于：将电磁阀接入控制电路，将铝丝塞入电磁阀的易卡滞铝屑部位，通过控制电路的通断驱动电磁阀的阀芯往复运动，记录铝丝被切断时的控制电路的通电或断电次数，将控制电路的实际通电或断电次数与实验设定的控制电路的通电或断电次数对比，若控制电路的实际通电或断电次数大于实验设定的控制电路的通电或断电次数则对电磁阀进行改进，将改进后的电磁阀再次接入控制电路，重复上述步骤，直至控制电路的实际通电或断电次数小于或等于实验设定的控制电路的通电或断电次数。

进一步的，所述电磁阀进行改进包括增加电磁阀的电磁线圈的匝数。

进一步的，所述对电磁阀进行改进还包括同时配套更换回复力更大的弹簧。

进一步的，所述电磁阀易卡滞铝屑的部位包括通过电磁力驱动所述阀芯移动、切断铝丝的电磁力方向卡滞部位和通过弹簧的回复力驱动所述阀芯移动、切断铝丝的弹簧力方向卡滞部位；

进一步的，将铝丝塞入电磁力方向卡滞部位或弹簧力方向卡滞部位，通过控制电路的通断驱动所述阀芯往复运动，记录铝丝在电磁力方向卡滞部位被切断时的控制电路的通电次数和铝丝在弹簧力方向卡滞部位被切断时的控制电路的断电次数。

还进一步的，所述电磁阀沿其轴向间隔设置有多个所述电磁力方向卡滞部位，将铝丝塞入任意一个电磁力方向卡滞部位，通过控制电路的通断驱动所述阀芯往复运动，记录铝丝在该电磁力方向卡滞部位被切断时的控制电路的通电次数；重复上述操作直至记录铝丝塞入各电磁力方向卡滞部位被切断时的控制电路的通电次数。

进一步的，所述通过控制电路的通断驱动所述阀芯往复运动，记录铝丝在该电磁力方向卡滞部位被切断时的控制电路的通电次数的方法是：控制电路通电，驱动所述阀芯沿弹簧压缩方向运动至极限位置，控制电路断电，弹簧驱动所述阀芯复位，若铝丝被切断则记录铝丝在该电磁力方向卡滞部位被切断时的控制电路的通电次数为1，若铝丝未被切断则断电，弹簧力驱动所述阀芯复位后重复上述操作，直至铝丝被切断，记录铝丝在该电磁力方向卡滞部位被切断时的控制电路的通电次数。

进一步的，所述电磁阀沿其轴向间隔设置有多个所述弹簧力方向卡滞部位，将铝丝依次塞入任意一个弹簧力方向卡滞部位，通过控制电路的通断驱动所述阀芯往复运动，记录铝丝在该弹簧力方向卡滞部位被切断时的控制电路的断电次数；重复上述操作直至记录铝丝塞入各弹簧力方向卡滞部位被切断时的控制电路的断电次数。

还进一步的，所述将铝丝依次塞入各弹簧力方向卡滞部位，通过控制电路的通断驱动所述阀芯往复运动的方法是：控制电路通电，驱动所述阀芯沿弹簧压缩方向运动至极限位置，控制电路断电，弹簧驱动所述阀芯复位，若铝丝被切断则记录铝丝在该弹簧力方向卡滞部位被切断时的控制电路的断电次数为1，若铝丝未被切断则重复上述操作，直至铝丝被切断，记录铝丝在该弹簧力方向卡滞部位被切断时的控制电路的断电次数。

一种检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的装置，它包括电源和控制电磁阀的阀芯位置的控制器，所述电源、所述控制器和所述电磁阀串联连接。

优选的，所述控制器为PWM占空比信号发生器。

本发明的有益效果是：本发明提供了一套用于评价并量化电磁阀防铝屑卡滞能力的装置及方法。在电磁阀容易卡滞的部位放入合适尺寸的金属铝丝，利用占空比信号输出仪控制电磁阀动作，在给定的占空比信号控制下，通过阀芯动作切断铝丝，记录剪切的动作次数(占空比信号输出仪的通电或断电次数)，来数字化评价电磁阀防铝屑卡滞能力。通过该方法能够对各种防铝屑卡滞改进措施的有效性进行评价，从而找出与铝屑卡滞相关的最优产品设计、制造工艺，如：阀芯、阀体的形状结构、材质、表面质量要求、滤网孔径、清洁度定义等。也可利用该装置快速无损解除售后已产生的电磁阀卡滞故障，无需拆开发动机更换电磁阀等复杂维修工作。方法简单，投资少，得到的检测结果直观、明确，能够量化分析。检测过程和电磁阀使用环境接近，能够准确的检测出电磁阀防铝屑卡滞的真实能力，为设计和加工工艺优化提供了精准的衡量依据。

附图说明

图1为本发明中检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的装置的连接结构示意图；

图2为本发明中电磁阀内部结构示意图；

图3为本发明中铝丝位于电磁力方向卡滞部位的结构示意图；

图4为本发明中铝丝位于弹簧力方向卡滞部位的结构示意图；

其中，1—电磁阀，2—阀芯，3—铝丝，4—电磁力方向卡滞部位，5—弹簧力方向卡滞部位，6—弹簧，7—电源，8—PWM占空比信号发生器，9—端子，10—开关，11—电磁结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1—2所示的检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的装置，包括控制电路，控制电路包括电源7和控制电磁阀1的阀芯2位置的WMP占空比信号发生器8，电源7、控制器和电磁阀1串联连接。

将电磁阀1接入控制电路，将铝丝3塞入电磁阀1的易卡滞铝屑部位，通过控制电路的通断驱动电磁阀1的阀芯2往复运动，记录铝丝3被切断时的控制电路的通电或断电次数，将控制电路的实际通电或断电次数与实验设定的控制电路的通电或断电次数对比，若控制电路的实际通电或断电次数大于实验设定的控制电路的通电或断电次数则对电磁阀1进行改进，电磁阀1进行改进包括增加电磁阀1的电磁线圈的匝数和配套更换回复力更大的弹簧6等操作。将改进后的电磁阀1再次接入控制电路，重复上述步骤，直至控制电路的实际通电或断电次数小于或等于实验设定的控制电路的通电或断电次数。

如图3—4所示，电磁阀1易卡滞铝屑的部位包括通过电磁力驱动阀芯2移动、切断铝丝3的电磁力方向卡滞部位4(仅电磁力驱动阀芯2移动时才对铝丝3产生剪切作用，当电磁阀1断电，弹簧复位时，铝丝3不受剪切力作用)和通过弹簧的回复力驱动阀芯2移动、切断铝丝3的弹簧力方向卡滞部位5(仅弹簧力复位驱动阀芯2移动时才对铝丝3产生剪切作用，当电磁阀1通电，弹簧被压缩时，铝丝3不受剪切力作用)；将铝丝3塞入电磁力方向卡滞部位4或弹簧力方向卡滞部位5，通过控制电路的通断驱动阀芯2往复运动，记录铝丝3在电磁力方向卡滞部位4被切断时的控制电路的通电次数和铝丝3在弹簧力方向卡滞部位5被切断时的控制电路的断电次数。

如图3所示，电磁阀1沿其轴向间隔设置有多个电磁力方向卡滞部位4，将铝丝3塞入任意一个电磁力方向卡滞部位4，通过控制电路的通断驱动阀芯2往复运动，记录铝丝3在该电磁力方向卡滞部位4被切断时的控制电路的通电次数；重复上述操作直至记录铝丝3塞入各电磁力方向卡滞部位4被切断时的控制电路的通电次数。

通过控制电路的通断驱动阀芯2往复运动，记录铝丝在该电磁力方向卡滞部位5被切断时的控制电路的通电次数的方法是：控制电路通电，驱动阀芯2沿弹簧压缩方向运动至极限位置，控制电路断电，弹簧6驱动阀芯2复位，若铝丝3被切断则记录铝丝3在该电磁力方向卡滞部位4被切断时的控制电路的通电次数为1，若铝丝3未被切断则重复上述操作，直至铝丝3被切断，记录铝丝3在该电磁力方向卡滞部位4被切断时的控制电路的通电次数。

如图4所示，电磁阀1沿其轴向间隔设置有多个弹簧力方向卡滞部位5，将铝丝3依次塞入任意一个弹簧力方向卡滞部位5，通过控制电路的通断驱动阀芯2往复运动，记录铝丝3在该弹簧力方向卡滞部位5被切断时的控制电路的断电次数；重复上述操作直至记录铝丝3塞入各弹簧力方向卡滞部位5被切断时的控制电路的断电次数。

将铝丝3依次塞入各弹簧力方向卡滞部位5，通过控制电路的通断驱动阀芯2往复运动的方法是：控制电路通电，驱动阀芯2沿弹簧压缩方向运动至极限位置，控制电路断电，弹簧6驱动阀芯2复位，若铝丝3被切断则记录铝丝3在该弹簧力方向卡滞部位5被切断时的控制电路的断电次数为1，若铝丝3未被切断则重复上述操作，直至铝丝3被切断，记录铝丝3在该弹簧力方向卡滞部位5被切断时的控制电路的断电次数。

以下结合实施例对本发明进行进一步说明：

步骤1：按照附图1，先外接一个12V的电源7，之后把电源线接入PWM占空比信号发生器8，待评价的电磁阀1的端子接入占空比信号发生器8的输出端。

步骤2：拆卸电磁阀1的外部过滤网，将易卡滞铝屑的电磁阀壳体和阀芯2的接口部分露出(如图2所示)。

步骤3：在PWM占空比信号发生器8上设定占空比为100％(即提供最大的电磁力，使阀芯2运动至弹簧压缩方向的极限位置，断电后，弹簧的回复力最大，可提供最大的弹簧剪切力)。

步骤4：按图3所示，在电磁1没有通电的情况下把一种规格的铝丝3塞到左侧的电磁力方向卡滞部位4。

步骤5：启动PWM占空比发生器8，电磁力增加，弹簧6被压缩至极限位置，查看铝丝3是否切断，如果没有断，则关闭PWM占空比发生器8，弹簧6复位，再次启动PWM占空比发生器8，重复该步骤，直到铝丝3倍切断为止，记录切断铝丝3的通电次数。

步骤6：把同样规格的铝丝3放到图3中右侧的电磁力方向卡滞部位4，重复步骤5，记录切断铝丝3的通电次数。

步骤7：把同样规格的铝丝3放到图4中左侧的弹簧力方向卡滞部位5，让电磁阀1通上100％的电压，关闭PWM占空比发生器8，让电磁力突然消失，弹簧6回位剪切铝丝3，记录切断铝丝3的断电次数。

步骤8：把同样规格的铝丝3放到图4中右侧的弹簧力方向卡滞部位5，重复步骤7的操作，记录切断铝丝3的断电次数。

步骤9：更换几个同类电磁力不变但弹簧力不同的电磁阀，重复步骤4至步骤8。

步骤10：将上述所有数据汇总分析，见附表1：

附表1：同类电磁阀产品剪切断铝丝的阀芯动作次数

上表中位置1为图3中左侧的电磁力方向卡滞部位4，位置2为图3中右侧的电磁力方向卡滞部位4，位置3为图4中左侧的弹簧力方向卡滞部位5，位置4为图4中右侧的弹簧力方向卡滞部位5。

从上表可以看出：1、电磁力消失比电磁力施加剪切能力强，这是由于电磁力增加时有弹簧力的反作用，实际评价结果符合理论；2、以4#、5#为第一组，弹簧力均值4.87N，8#、9#为第二组，弹簧力均值5.29，第二组弹簧力比第一组大9％，从附表1的结果来看，在电磁力不变，弹簧力增大9％，弹簧力方向剪切铝屑能力在位置1有提升，在位置2没有提升，整体评价没有显著提升。当弹簧力相同，电磁力不同时，5#和4#对比(4#电磁力大于5#)，可知增大电磁力可减少电磁力方向卡滞部位4切断铝丝3的次数，因此，当电磁阀1的弹簧力方向卡滞部位5的剪切力合格(防铝屑卡滞能力合格)，电磁力方向卡滞部位4的剪切力不合格(防铝屑卡滞能力不合格)时，可考虑增大电磁力方向卡滞部位4的剪切力来改善电磁阀1的防铝屑卡滞能力，可考虑增加电磁线圈匝数和改变电磁阀尺寸等方式实现，以达到电磁阀1防铝屑卡滞能力合格的要求。

步骤11：在优化电磁阀剪切铝屑能力时，为了保证阀的流量特性不变化，需要电磁力和弹簧力同比例提高，根据步骤10的结论，将弹簧力增加9％，电磁阀1的阀芯2剪切断铝屑的能力没有改善，为了进一步提高电磁阀防铝屑卡滞能力，我们设计开发一个新的C品牌电磁阀，将电磁力和弹簧力同比例提高25％，其中，弹簧力为弹性系数K与型变量X的乘积，因此增加25％的弹簧长度或更换弹性系数更大的弹簧即可成比例提高弹簧力，按比例增加电磁阀的线圈匝数即可按比例增加电磁阀1的电磁力。

分别用1根、2根、3根铝丝，固定在左侧的电磁力方向卡滞部位4(电磁力切断位置)和左侧的弹簧力方向卡滞部位5(弹簧力切断位置)，采用上述步骤1到步骤10，得出A、B、C三个品牌的电磁阀防铝屑卡滞能力，结果如附表2：

从附表2中可以看出A、B、C三个品牌电磁阀在电磁力方向卡滞部位4和弹簧力方向卡滞部位5的剪切铝丝能力：C品牌最优，B品牌其次，A品牌最差。采用类似方式，可以指导并评价某个在用品牌改进阀芯和壳体的硬度、台阶面形状、间隙以及电磁阀内部清洁度标准定义等类似的防铝屑卡滞效果，并针对性的对电磁阀1进行改进，附表2可评价电磁力方向卡滞部位4卡滞一根或多根铝丝3时的剪切能力是否合格，同时可评价弹簧力方向卡滞部位5卡滞一根或多根铝丝3时的剪切能力是否合格，

具体评价方式如下：A、B、C三个品牌电磁阀在电磁力方向卡滞部位4卡滞1根或2根铝丝3时，剪切断次数均不超过3次，可认定A、B、C三个品牌电磁阀在电磁力方向卡滞部位4的防铝屑卡滞能力合格，同理，A、B、C三个品牌电磁阀在弹簧力方向卡滞部位5卡滞1根或2根铝丝3时，剪切断次数也均不超过3次，可认定A、B、C三个品牌电磁阀在弹簧力方向卡滞部位5的防铝屑卡滞能力合格，但是，A、B两品牌在电磁力方向卡滞部位4卡滞3根铝丝3时，剪切断次数为6次，可认定A、B两个品牌电磁阀在电磁力方向卡滞部位4的防铝屑卡滞能力不合格，此时则需要对A、B两个品牌电磁阀进行改进，以增加A、B两个品牌电磁阀的电磁力，同理若A、B两品牌在弹簧力方向卡滞部位5卡滞3根铝丝3时，剪切断次数过多，则可认定A、B两个品牌电磁阀在弹簧力方向卡滞部位5的防铝屑卡滞能力不合格，此时则需要增加弹簧的弹力，如更换弹性系数更大的弹簧等措施来实现。

附表2：A、B、C三品牌电磁阀芯切断铝丝能力检测结果

对于现有电磁阀卡滞故障的处理，目前行业的通用作法是拆开发动机，更换已卡滞的电磁阀及其配套的机油泵或VVT正时齿轮等，不仅维修工时长，同时还伴有弄脏发动机外观或泄露等次生缺陷。本发明所设计的装置和方法除了用于电磁阀防卡滞功能的优化设计外，也可用于售后快速无损解决电磁阀卡滞故障，具体方法是：发动机热机，水温大于60度(故障再现)时停机。将上述装置插入故障电磁阀的外部接口，电压12-14伏(利用车上的畜电池即可)。设定占空比为65-75％，频率120赫兹，每次10秒，共10次，总运行时间100秒。拆除装置，恢复发动机的电磁阀线路，重启发动机，故障消除。

本发明提供了一套用于评价并量化电磁阀防铝屑卡滞能力的装置及方法。在电磁阀1容易卡滞的部位放入合适尺寸的铝丝3，利用占空比信号输出仪控制电磁阀1动作，在给定的占空比信号控制下，通过阀芯2动作切断铝丝3，记录剪切的动作次数(占空比信号输出仪的通电或断电次数)，来数字化评价电磁阀防铝屑卡滞能力。通过该方法能够对各种防铝屑卡滞改进措施的有效性进行评价，从而找出与铝屑卡滞相关的最优产品设计、制造工艺，如：阀芯、阀体的形状结构、材质、表面质量要求、滤网孔径、清洁度定义等。也可利用该装置快速无损解除售后已产生的电磁阀卡滞故障，无需拆开发动机更换电磁阀等复杂维修工作。方法简单，投资少，得到的检测结果直观、明确，能够量化分析。检测过程和电磁阀使用环境接近，能够准确的检测出电磁阀防铝屑卡滞的真实能力，为设计和加工工艺优化提供了精准的衡量依据。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的方法，其特征在于：将电磁阀(1)接入控制电路，将铝丝(3)塞入电磁阀(1)的易卡滞铝屑部位，通过控制电路的通断驱动电磁阀(1)的阀芯(2)往复运动，记录铝丝(3)被切断时的控制电路的通电或断电次数，将控制电路的实际通电或断电次数与实验设定的控制电路的通电或断电次数对比，若控制电路的实际通电或断电次数大于实验设定的控制电路的通电或断电次数则对电磁阀(1)进行改进，将改进后的电磁阀(1)再次接入控制电路，重复上述步骤，直至控制电路的实际通电或断电次数小于或等于实验设定的控制电路的通电或断电次数。

2.如权利要求1所述的检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的方法，其特征在于：所述电磁阀(1)进行改进包括增加电磁阀(1)的电磁线圈的匝数。

3.如权利要求2所述的检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的方法，其特征在于：所述对电磁阀(1)进行改进包括更换回复力更大的弹簧(6)。

4.如权利要求1所述的检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的方法，其特征在于：所述电磁阀(1)易卡滞铝屑的部位包括通过电磁力驱动所述阀芯(2)移动、切断铝丝(3)的电磁力方向卡滞部位(4)和通过弹簧的回复力驱动所述阀芯(2)移动、切断铝丝(3)的弹簧力方向卡滞部位(5)；

将铝丝(3)塞入电磁力方向卡滞部位(4)或弹簧力方向卡滞部位(5)，通过控制电路的通断驱动所述阀芯(2)往复运动，记录铝丝(3)在电磁力方向卡滞部位(4)被切断时的控制电路的通电次数和铝丝(3)在弹簧力方向卡滞部位(5)被切断时的控制电路的断电次数。

5.如权利要求4所述的检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的方法，其特征在于：所述电磁阀(1)沿其轴向间隔设置有多个所述电磁力方向卡滞部位(4)，将铝丝(3)塞入任意一个电磁力方向卡滞部位(4)，通过控制电路的通断驱动所述阀芯(2)往复运动，记录铝丝(3)在该电磁力方向卡滞部位(4)被切断时的控制电路的通电次数；重复上述操作直至记录铝丝(3)塞入各电磁力方向卡滞部位(4)被切断时的控制电路的通电次数。

6.如权利要求5所述的检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的方法，其特征在于：所述通过控制电路的通断驱动所述阀芯(2)往复运动，记录铝丝在该电磁力方向卡滞部位(4)被切断时的控制电路的通电次数的方法是：控制电路通电，驱动所述阀芯(2)沿弹簧压缩方向运动至极限位置，控制电路断电，弹簧(6)驱动所述阀芯(2)复位，若铝丝(3)被切断则记录铝丝(3)在该电磁力方向卡滞部位(4)被切断时的控制电路的通电次数为1，若铝丝(3)未被切断则断电，弹簧力驱动所述阀芯(2)复位后，重复上述操作，直至铝丝(3)被切断，记录铝丝(3)在该电磁力方向卡滞部位(4)被切断时的控制电路的通电次数。

7.如权利要求4所述的检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的方法，其特征在于：所述电磁阀(1)沿其轴向间隔设置有多个所述弹簧力方向卡滞部位(5)，将铝丝(3)依次塞入任意一个弹簧力方向卡滞部位(5)，通过控制电路的通断驱动所述阀芯(2)往复运动，记录铝丝(3)在该弹簧力方向卡滞部位(5)被切断时的控制电路的断电次数；重复上述操作直至记录铝丝(3)塞入各弹簧力方向卡滞部位(5)被切断时的控制电路的断电次数。

8.如权利要求7所述的检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的方法，其特征在于：所述将铝丝(3)依次塞入各弹簧力方向卡滞部位(5)，通过控制电路的通断驱动所述阀芯(2)往复运动的方法是：控制电路通电，驱动所述阀芯(2)沿弹簧压缩方向运动至极限位置，控制电路断电，弹簧(6)驱动所述阀芯(2)复位，若铝丝(3)被切断则记录铝丝(3)在该弹簧力方向卡滞部位(5)被切断时的控制电路的断电次数为1，若铝丝(3)未被切断则重复上述操作，直至铝丝(3)被切断，记录铝丝(3)在该弹簧力方向卡滞部位(5)被切断时的控制电路的断电次数。

9.一种检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的装置，其特征在于：它包括电源(7)和控制电磁阀(1)的阀芯(2)位置的控制器，所述电源(7)、所述控制器和所述电磁阀(1)串联连接。

10.如权利要求9所述的检测优化电磁阀阀芯防铝屑卡滞能力的装置，其特征在于：所述控制器为PWM占空比信号发生器(8)。

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