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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hinterachse für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Hinterachse.
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Aus der
DE 10 2008 049 761 A1 ist eine Hinterachse mit zwei Einzelradaufhängungen bekannt, bei denen eine Schraubenfeder eines Feder-Dämpfer-Beins durch eine Querblattfeder ersetzt ist, um den für Federelemente benötigten Bauraum zu verringern.
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Die Einzelradaufhängungen weisen einen H-Arm-Lenker mit einem Längs- und einem Querlenkerabschnitt sowie einen oberen Querlenker auf. Die Querblattfeder ist in Fahrzeughochrichtung über dem Querlenkerabschnitt des H-Arm-Lenkers und unter dem oberen Querlenker angeordnet und mittels Gummikissen in einem Hilfsrahmen gelagert.
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Durch die in Fahrzeughochrichtung über dem Querlenkerabschnitt des H-Arm-Lenkers angeordnete Querblattfeder und insbesondere den in Fahrzeughochrichtung über der Querblattfeder angeordneten oberen Querlenker wird jedoch weiterhin Bauraum belegt. Die Lagerung der geraden Querblattfeder mittels Gummikissen ergibt eine lineare Kennlinie, so dass insbesondere zu einer Wankstabilisierung weitere Maßnahmen erforderlich sein können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, wenigstens einen der oben genannten Nachteile zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Hinterachse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Hinterachse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, zwei Einzelradaufhängungen auf. Beide Einzelradaufhängungen weisen jeweils einen Radträger zur Anbindung eines Hinterrades des Kraftfahrzeugs und eine Drei-Lenker-Anordnung mit einem Längslenker und zwei Querlenkern auf, die mit dem Radträger jeweils direkt oder indirekt, insbesondere über ein Zwischenelement, gelenkig verbunden sind. An ihrem radträgerfernen Ende können die Lenker mit dem Kraftfahrzeug, insbesondere einem (Hilfs)Rahmen oder der Karosserie, verbunden werden bzw. sein. Ein Längslenker kann sich in einer Ausführung, wenigstens im Wesentlichen, in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken, ein Querlenker entsprechend, wenigstens im Wesentlichen, in Fahrzeugquerrichtung, wobei eine Bezugnahme auf eine Fahrzeuglängs-, -quer- bzw. -hochrichtung sich vorstehend bzw. nachfolgend stets insbesondere auf eine Einbaulage der Hinterachse beziehen kann.
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Nach einer Ausführung ist eine Querblattfeder-Anordnung mit den zwei Einzelradaufhängungen und mit einer Struktur des Kraftfahrzeugs, insbesondere einem Fahrschemel bzw. Hilfsrahmen oder direkt mit der Karosserie verbunden. Eine Querblattfeder-Anordnung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann in Fahrzeughoch-, -quer- und/oder -längsrichtung jeweils eine oder mehrere, insbesondere verbundene, Querblattfedern aufweisen. Beispielsweise kann eine Querblattfeder-Anordnung in einer Ausführung eine in Fahrzeugquerrichtung geteilte Querblattfeder, d. h. in Fahrzeugquerrichtung zwei oder mehr Querblattfedern aufweisen. Zusätzlich oder alternativ können Querblattfedern in Fahrzeughoch- und/oder -längsrichtung über- bzw. nebeneinander zu einem Querblattfederpaket angeordnet sein. Unter einer Querblattfeder wird insbesondere in fachüblicher Weise ein balkenförmiges, gerades oder gebogenes, Element verstanden, dessen Breite in Fahrzeuglängsrichtung größer ist als seine Höhe in Fahrzeughochrichtung, insbesondere wenigstens doppelt, insbesondere wenigstens viermal so groß, und dessen Erstreckung in Fahrzeugquerrichtung wenigstens das Zehnfache, insbesondere wenigstens das Zwanzigfache dieser Breite beträgt. Eine Querblattfeder kann Metall, insbesondere Stahl, und/oder, insbesondere faserverstärkten, Kunststoff, vorzugsweise glas- und/oder karbonfaserverstärkten Kunststoff aufweisen, insbesondere daraus bestehen.
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Die Querblattfeder-Anordnung kann in einer Ausführung jeweils mit einem Radträger oder einem Dämpferbein einer Einzelradaufhängung, insbesondere über eine Pendelstütze, gelenkig verbunden sein. Die Pendelstütze kann in einer Weiterbildung formschlüssig bzw. mittels eines Starrkörpergelenks oder mittels einer Elastomerbuchse mit dem Radträger und/oder dem Dämpferbein verbunden sein. Ein Starrkörpergelenk kann insbesondere ein Kugel-, Kardan- oder Scharniergelenk sein und vorteilhaft größere Winkelauslegungen zur Verfügung stellen als Elastomerbuchsen. Andererseits können Elastomerbuchsen preislich und/oder dämpfungstechnisch günstiger sein als Starrkörpergelenke.
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Unter einer An- bzw. Verbindung der Querblattfeder-Anordnung an eine bzw. mit einer Struktur des Kraftfahrzeugs wird vorliegend zur kompakteren Darstellung auch eine Lagerung oder Abstützung verstanden. Insofern kann eine im Sinne der vorliegenden Erfindung mit einer Struktur des Kraftfahrzeugs verbundene Querblattfeder-Anordnung relativ zu dieser Struktur in Fahrzeuglängs-, -quer- und/oder -hochrichtung festgelegt oder begrenzt, insbesondere zwischen Anschlägen beweglich sein, auf denen sie sich ein- oder beidseitig abstützen kann.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die zwei Querlenker jeder Einzelradaufhängung in Fahrzeuglängsrichtung jeweils nebeneinander angeordnet. Mit anderen Worten sind die beiden Querlenker einer Einzelradaufhängung in einer Draufsicht in Fahrzeughochrichtung nebeneinander angeordnet, insbesondere – wenigstens im Wesentlichen – parallel.
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Hierdurch kann zum Einen der zur Verfügung stehende Raum über der Hinterachse vorteilhaft weiter vergrößert werden, so dass in einer Weiterbildung insbesondere eine Antriebswellenanordnung, insbesondere ein Differentialgetriebe, in Fahrzeughochrichtung über den zwei nebeneinander angeordneten Querlenkern angeordnet sein kann. Zusätzlich oder alternativ kann über den zwei nebeneinander angeordneten Querlenkern ein Energiespeicher; insbesondere ein Treibstofftank, insbesondere für LPG oder CNG, eine Batterie oder ein Akkumulator zur Versorgung eines Elektrofahrantriebs eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, oder ein Fuß- oder Sitzraum für Fahrzeuginsassen angeordnet sein.
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Zusätzlich oder alternativ zu dieser Bauraumvergrößerung über den Querlenkern durch die Anordnung der beiden Querlenker nebeneinander kann ein Federweg der Querblattfeder-Anordnung und/oder ein Auslenkweg der Querlenker vorteilhaft vergrößert werden, wenn die Querblattfeder-Anordnung nicht mehr in Fahrzeughochrichtung gesehen zwischen den beiden Querlenkern angeordnet ist.
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In einer Weiterbildung sind die zwei Querlenker einer Einzelradaufhängung in Fahrzeuglängsrichtung beiderseits der Querblattfeder-Anordnung angeordnet. Dies kann vorteilhaft die Querblattfeder-Anordnung insbesondere vor Steinschlag schützen und/oder die Dynamik verbessern, da die Querblattfeder-Anordnung somit in Richtung ihrer Biegeachse beidseitig durch die Querlenker geführt werden kann. Gleichermaßen ist es jedoch auch möglich, die Querblattfeder-Anordnung in Fahrzeuglängsrichtung vor oder hinter den zwei dann benachbarten Querlenkern einer Einzelradaufhängung anzuordnen.
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In einer Weiterbildung sind Gelenke, in denen die zwei Querlenker einer Einzelradaufhängung mit dem Radträger dieser Einzelradaufhängung verbunden sind, in Fahrzeughochrichtung gesehen, wenigstens im Wesentlichen, auf gleicher Höhe zueinander angeordnet. Zusätzlich oder alternativ können auch Gelenke, mit denen diese zwei Querlenker mit dem Kraftfahrzeug verbunden werden bzw. sind, wenigstens im Wesentlichen auf gleicher Höhe zueinander angeordnet sein. Insbesondere aus konstruktiven und/oder fahrdynamischen Gründen kann es gleichermaßen vorteilhaft sein, die radträger- und/oder kraftfahrzeugseitigen Gelenke der beiden Querlenker einer Einzelradaufhängung in Fahrzeughochrichtung gegeneinander zu versetzen, vorzugsweise derart, dass die beiden Gelenke in Fahrzeughochrichtung auf derselben Seite oder aber beiderseits der Querblattfeder-Anordnung angeordnet sind.
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Nach einer Ausführung ist die Querblattfeder-Anordnung in Fahrzeuglängsrichtung, wenigstens im Wesentlichen, auf Höhe einer Radmitte des Radträgers einer Einzelradaufhängung mit dieser verbunden. Auf diese Weise kann insbesondere eine Radaufstandskraft günstig auf die Querblattfeder-Anordnung übertragen werden. Unter einer Verbindung auf Höhe einer Radmitte wird vorliegend insbesondere eine Verbindung der Querblattfeder-Anordnung mit dem Radträger verstanden, bei der die Radmitte bzw. eine Radachse durch die Radmitte in Fahrzeuglängs- und/oder -hochrichtung innerhalb eines radträgerseitigen Stirnquerschnitts der Querblattfeder-Anordnung angeordnet ist.
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Nach einer Ausführung weist die Querblattfeder-Anordnung eine progressive Kennlinie auf. Die Kennlinie kann unidirektional progressiv sein. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass die Querblattfeder-Anordnung einer Verformung aus einem, insbesondere undeformierten, Ausgangs- bzw. Referenzzustand in eine Richtung, beispielsweise einem Einfedern des Kraftfahrzeugs, d. h. einer Bewegung in Gravitationsrichtung, eine Federkraft entgegengesetzt, die mit wachsender Verformung überproportional zunimmt. Mit anderen Worten nimmt ein Gradient dF/dz einer Relation der Federkraft F zur Verformung z monoton, insbesondere streng monoton mit der Verformung zu: d(dF/dz)/dz ≥ 0.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Kennlinie bidirektional progressiv. Hierunter wird entsprechend vorliegend insbesondere verstanden, dass die Querblattfeder-Anordnung einer Verformung aus einem, insbesondere undeformierten, Ausgangs- bzw. Referenzzustand in beide Richtungen, beispielsweise einem Ein- und einem Ausfedern des Kraftfahrzeugs, d. h. einer Bewegung in und entgegen der Gravitationsrichtung, jeweils eine Federkraft entgegengesetzt, die mit wachsender Verformung überproportional zunimmt.
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Hierdurch kann vorteilhafterweise bei Kurvenfahrten eine Wankbewegung stabilisiert werden. Entsprechend kann in einer Weiterbildung auf Stabilisatoren, Zuganschlagfedern und dergleichen verzichtet werden.
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Eine, insbesondere bidirektional, progressive Kennlinie kann in einer Ausführung anbindungsbedingt sein, d. h. aus der An- bzw. Verbindung der Querblattfeder-Anordnung an das bzw. mit dem Kraftfahrzeug resultieren.
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Allgemein kann hierzu nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der vorzugsweise mit der vorstehend beschriebenen Nebeneinanderanordnung der beiden Querlenker einer Einzelradaufhängung kombiniert sein kann, eine Querblattfeder-Anordnung einer Hinterachse eines Kraftfahrzeugs derart mit einer Struktur dieses Kraftfahrzeugs verbunden sein, dass sie eine, insbesondere bidirektional, progressive Kennlinie aufweist. Hierzu kann die Struktur des Kraftfahrzeugs, mit der die Querblattfeder-Anordnung verbunden ist, insbesondere zwei gegeneinander konvexe Oberflächen aufweisen, zwischen denen die Querblattfeder-Anordnung mit oder ohne Spiel in Fahrzeughochrichtung angeordnet sein kann. Bei einem Einfedern stützt sich die Querblattfeder-Anordnung unmittelbar oder nach Aufbrauchen eines Spiels an der einen konvexen Oberfläche ab, so dass sich eine wachsende Abstützfläche ergibt. Bei einem Ausfedern stützt sich die Querblattfeder-Anordnung unmittelbar oder nach Aufbrauchen eines Spiels an der anderen konvexen Oberfläche ab, so dass sich ebenfalls eine wachsende Abstützfläche ergibt. Bei einem Wanken stützt sich die Querblattfeder-Anordnung in Fahrzeugquerrichtung beabstandet an den beiden konvexe Oberflächen ab. Unter einer konvexen Oberfläche wird vorliegend insbesondere eine Oberfläche verstanden, die sich, ausgehend von einer Fahrzeug- bzw. Querblattfeder-Anordnungs-Mitte, in Fahrzeugquerrichtung zunehmend von einer Fahrzeugquerachse, einer Mittellinie der undeformierten Querblattfeder-Anordnung und/oder der gegenüberliegenden Oberfläche der Struktur entfernt.
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In einer Ausführung ist eine Ver- bzw. Anbindung der Querblattfeder-Anordnung mit einer Struktur des Kraftfahrzeugs akustisch isoliert, insbesondere durch eine zwischengeschaltete Dammschicht.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
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1 eine Hinterachse eines Kraftfahrzeugs nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer Ansicht in Fahrzeuglängsrichtung von hinten;
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2 die Hinterachse der 1 in einer Draufsicht in Fahrzeughochrichtung von oben;
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3A eine Verbindung einer Querblattfeder-Anordnung der Hinterachse der 1 mit einem Radträger der Hinterachse nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in 1 entsprechender Ansicht;
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3B eine Verbindung einer Querblattfeder-Anordnung der Hinterachse der 1 mit einem Radträger der Hinterachse nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in 1, 3A entsprechender Ansicht;
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4A das Kraftfahrzeug der 1 mit undeformierter Querblattfeder-Anordnung in 1 entsprechender Ansicht;
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4B das Kraftfahrzeug der 4A in paralleleingefedertem Zustand;
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4C das Kraftfahrzeug der 4A in parallelausgefedertem Zustand;
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4D das Kraftfahrzeug der 4A in einem Wankzustand;
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5 eine Hinterachse eines Kraftfahrzeugs nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in 1 entsprechender Ansicht;
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6A eine Hinterachse eines Kraftfahrzeugs nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in 2 entsprechender Ansicht; und
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6B eine Hinterachse eines Kraftfahrzeugs nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in 1 entsprechender Ansicht.
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1, 2 zeigen in einer Ansicht in Fahrzeuglängsrichtung von hinten (1) bzw. in einer Draufsicht in Fahrzeughochrichtung von oben (2) eine Hinterachse eines Kraftfahrzeugs nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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Die Hinterachse weist zwei Einzelradaufhängungen (links, rechts in 1, 2) auf, die, wenigstens im Wesentlichen, spiegelsymmetrisch ausgebildet sind, so dass nachfolgend nur auf die in den Figuren linke Einzelradaufhängung näher eingegangen und bezüglich der rechten Einzelradaufhängung hierauf Bezug genommen wird.
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Die Einzelradaufhängungen weisen jeweils einen Radträger 1 mit einem Radlager (nicht dargestellt) zur Anbindung eines Hinterrades 2 auf. Mit jedem Radträger 1 ist eine Drei-Lenker-Anordnung gelenkig verbunden, was in den Figuren durch ausgefüllte Kreise in Blickrichtung einer Drehachse der Gelenke (vgl. 1) bzw. Zylinder in Blickrichtung senkrecht hierzu (vgl. 2) angedeutet ist. Jede Drei-Lenker-Anordnung weist einen Längslenker 3.1 und zwei Querlenker 3.2, 3.3 auf, wobei, wie insbesondere in der Draufsicht der 2 erkennbar, die beiden Querlenker 3.2. 3.3 in Fahrzeuglängsrichtung (vertikal in 2) nebeneinander angeordnet sind.
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Die Hinterachse weist weiter eine Querblattfeder-Anordnung mit einer Querblattfeder 4 auf, die mit den zwei Einzelradaufhängungen verbunden ist. In 1 ist schematisch eine akustisch isolierte Anbindung 11 an einen Fahrschemel bzw. Hilfsrahmen 5 angedeutet.
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Wie insbesondere in 2 erkennbar, sind die zwei Querlenker 3.2, 3.3 einer Einzelradaufhängung in Fahrzeuglängsrichtung beiderseits der Querblattfeder-Anordnung 4 angeordnet.
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In Fahrzeuglängsrichtung bzw. in der Draufsicht der 2 ist die Querblattfeder-Anordnung 4 auf Höhe einer Radmitte des Radträgers 1 einer Einzelradaufhängung mit dieser verbunden. Insbesondere liegt die Radachse des Radträgers, die in 2 strichpunktiert angedeutet ist, in Fahrzeuglängsrichtung innerhalb des radträgerseitigen Stirnquerschnitts (links in 2) der Querblattfeder-Anordnung 4.
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Die Gelenke, in denen die zwei Querlenker 3.2, 3.3 einer Einzelradaufhängung mit dem Radträger 1 dieser Einzelradaufhängung verbunden sind, sind in Fahrzeughochrichtung auf gleicher Höhe angeordnet, wie sich insbesondere aus 1 ergibt, in der die in Fahrzeuglängsrichtung hinten liegenden Gelenke durch die in Fahrzeuglängsrichtung vorne liegenden Gelenke verdeckt sind. Gleiches gilt für die Gelenke, mit denen die Querlenker 3.2, 3.3 mit dem Fahrschemel 5 des Kraftfahrzeugs verbunden sind.
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An den Einzelradaufhängungen der Hinterachse ist jeweils ein Dämpferbein 6 gelenkig befestigt, das sich gegenüberliegend in einem Stützlager an dem Kraftfahrzeug abstützt. Die Dämpferbeine 6 stehen im Wesentlichen parallel zur Fahrzeughochrichtung (vertikal in 1), so dass ein Bau- bzw. Zwischenraum a über der Hinterachse vorteilhaft vergrößert ist.
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Die Querblattfeder-Anordnung 4 ist in einer Ausführung, die in 3A teilweise dargestellt ist, mit dem Radträger 1 über eine Pendelstütze 7 gelenkig verbunden. In einer alternativen Ausführung, die in 3B teilweise dargestellt ist, ist die Querblattfeder-Anordnung 4 über eine Pendelstütze 7 gelenkig mit dem Dämpferbein 6 verbunden.
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Die Querblattfeder-Anordnung weist eine anbindungsbedingt progressive Kennlinie auf. Hierzu ist die Querblattfeder-Anordnung derart mit einer Struktur des Kraftfahrzeugs verbunden, dass sie eine bidirektional progressive Kennlinie aufweist. Die Struktur weist hierzu zwei gegeneinander konvexe Oberflächen 8.1, 8.2 auf, zwischen denen die Querblattfeder-Anordnung 4 angeordnet ist, wie in 4A erkennbar. In einem undeformierten bzw. Referenzzustand kann die Querblattfeder-Anordnung 4 an einer oder beiden Oberflächen 8.1, 8.2 anliegen oder mit Spiel hiervon beabstandet sein. Bei einem Paralleleinfedern in Gravitationsrichtung (nach unten in 4B) vergrößert sich, gegebenenfalls nach Aufbrauchen eines Spiels, eine Auflagefläche b → b' der Querblattfeder-Anordnung 4 an der in Gravitationsrichtung oberen Oberfläche 8.1, so dass die Federkraft beim Einfedern progressiv zunimmt. Bei einem Parallelausfedern entgegen der Gravitationsrichtung (nach oben in 4C) vergrößert sich, gegebenenfalls nach Aufbrauchen eines Spiels, eine Auflagefläche b → b' der Querblattfeder-Anordnung 4 an der in Gravitationsrichtung unteren Oberflächen 8.2, so dass die Federkraft beim Ausfedern ebenfalls progressiv zunimmt. In einem in 4D dargestellten Wankzustand stützt sich die Querblattfeder-Anordnung 4 in Fahrzeugquerrichtung (horizontal in 4D) beabstandet an der oberen und unteren Oberfläche 8.1, 8.2 ab und verbessert so das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs.
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5 zeigt eine angetriebene Hinterachse eines Kraftfahrzeugs nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in 1 entsprechender Ansicht mit einer mit den Radträgern verbundenen Antriebswellenanordnung zum Antreiben von mit den Radträgern verbundenen Hinterrädern, die Antriebswellen 9.1 sowie ein Differentialgetriebe 9.2 aufweisen, welches in Fahrzeughochrichtung bzw. der Draufsicht der 2 über dem Fahrschemel 5 und der Querblattfeder-Anordnung 4 angeordnet ist.
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6A, 6B zeigen Hinterachsen eines Kraftfahrzeugs nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung in 2 bzw. 1 entsprechender Ansicht, bei denen in Fahrzeuglängsrichtung vor dem Fahrschemel 5 ein Energiespeicher 10.1 bzw. in Fahrzeughochrichtung über dem Fahrschemel 5 ein abgesetzter Ladeboden 10.2 sowie ein Karosserielängsrahmen 10.3 angeordnet sind.
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Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste
1 | Radträger |
2 | Rad |
3.1 | Längslenker |
3.2, 3.3 | Querlenker |
4 | Querblattfeder(-Anordnung) |
5 | Fahrschemel (Hilfsrahmen) |
6 | Dämpferbein |
7 | Pendelstütze |
8.1/8.2 | obere/untere Oberfläche |
9.1 | Antriebswelle |
9.2 | Differentialgetriebe |
10.1 | Energiespeicher |
10.2 | Ladeboden |
10.3 | Karosserielängsrahmen |
11 | Anbindung |
a | Bauraum, Durchladebreite |
b | Auflagefläche (b': vergrößerte Auflagefläche) |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008049761 A1 [0002]