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Die Erfindung betrifft einen Federbeindom, umfassend mindestens einen formgebenden Grundkörper, wobei der mindestens eine formgebende Grundkörper im Anbindungsbereich an das Federbein einen domförmigen Abschnitt aufweist und mindestens ein separates, lokales Verstärkungselement, welches mit dem Grundkörper verbunden ist.
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Federbeindome, die zur Erhöhung ihrer lokalen Steifigkeit einen verstärkten Grundkörper aufweisen, sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der Offenlegungsschrift
DE 101 08 171 A1 bekannt. Diese Druckschrift offenbart einen Federbeindom aus einem Grundkörper und einer als separates Bauteil ausgebildeten Verstärkung, welche im Bereich hoher Belastung, im Detail im Anbindungsbereich an das Federbein, mit dem Grundkörper verbunden ist. Dabei ist die schalenförmige Verstärkung über einen Klebespalt mit dem Grundkörper verklebt.
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Da grundsätzlich eine größtmögliche Steifigkeit der Federbeindome angestrebt wird, weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Federbeindome weiterhin Verbesserungsbedarf bezüglich dieser Eigenschaft auf.
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Ausgehend von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen Federbeindom zur Verfügung zu stellen, welcher eine verbesserte Steifigkeit, insbesondere eine verbesserte lokale Steifigkeit aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Grundkörper im Anbindungsbereich an das Federbein mindestens eine Verprägung aufweist und das mindestens eine Verstärkungselement zumindest im Bereich der mindestens einen Verprägung an dem Grundkörper anliegt.
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Unter einem formgebenden Grundkörper wird erfindungsgemäß ein Grundkörper verstanden, welcher mindestens einen domförmigen Abschnitt im Anbindungsbereich des Federbeins aufweist. Gleichzeitig weist der Grundkörper einen Anbindungsbereich an die Karosserie des Fahrzeugs auf. Die mindestens eine Verprägung ist nun erfindungsgemäß zumindest teilweise in dem domförmigen Abschnitt des Grundkörpers angeordnet.
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Dabei kann die mindestens eine Verprägung auch über den domförmigen Abschnitt hinausgehen, so dass eine besonders große Fläche für die Anbindung an das Verstärkungselement bereitgestellt werden kann. Durch die geometrische Ausgestaltung des Grundkörpers, im Detail durch das Vorhandensein der mindestens einen stufenförmigen Verprägung, kann erfindungsgemäß die Steifigkeit des Grundkörpers wesentlich erhöht werden.
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Denn generell wird die Steifigkeit eines Bauteils zum einen durch die Materialeigenschaften und zum anderen durch seine geometrische Ausgestaltung bestimmt. Ein Bauteil komplexer Geometrie kann folglich eine höhere Steifigkeit auf als einfach ausgestaltete Bauteile aufweisen.
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Diese erhöhte Steifigkeit basierend auf der Geometrie des Grundkörpers wird erfindungsgemäß kombiniert mit einer weiteren Verbesserung der Steifigkeit durch eine zumindest lokale Materialverdopplung im Anbindungsbereich an das Federbein bzw. im Anbindungsbereich an die Karosserie des Fahrzeugs. Denn dadurch, dass das Verstärkungselement zumindest im Bereich der Verprägungen an dem Grundkörper anliegt, kann eine weitere Erhöhung der Steifigkeit im relevanten Bereich des Federbeindoms, welcher besonders hohen Belastungen ausgesetzt ist, erreicht werden. Gleichzeitig kann die Materialstärke des Grundkörpers reduziert werden, so dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Federbeindoms zusätzlich eine Material- und damit eine Gewichtsersparnis erreicht werden kann.
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Durch eine verbesserte Steifigkeit, insbesondere durch eine besonders hohe lokale Steifigkeit in den belasteten Bereichen kann erfindungsgemäß das Einbringen von Spannungen in den Federbeindom beispielsweise durch Formänderung desselben vermieden bzw. verringert werden. Zudem kann der Energieeintrag in die Karosserie insbesondere wenn Schwingungen oder Stöße durch das Federbein auf den Federbeindom übertragen werden, durch die besonders hohe lokale Steifigkeit an den entsprechenden Koppelstellen verringert werden. Im Ergebnis kann demnach durch eine Verbesserung der Steifigkeit des Federbeindoms einerseits eine Erhöhung der Lebensdauer dieses Bauteils erreicht werden und zum anderen kann ein verbesserter Fahrkomfort für die Fahrzeuginsassen, insbesondere in Bezug auf das Schwingungsverhalten des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
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Sowohl der Grundkörper als auch das Verstärkungselement weisen im Anbindungsbereich an das Federbein eine Aussparung für die Aufnahme des Federbeins auf. Vorzugsweise sind die Aussparungen derart ausgestaltet, dass sie im verbundenen Zustand des Grundkörpers und des Verstärkungselementes deckungsgleich angeordnet sind.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Federbeindoms ist das mindestens eine separate Verstärkungselement als geformtes Blech ausgebildet. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Verstärkungsblech derart geformt ist, dass es zumindest im Bereich der Verprägungen des Grundkörpers an die Form des Grundkörpers angepasst ist. Denn dann können der Grundkörper und das Verstärkungsblech besonders prozesssicher miteinander verbunden werden und eine lokale Materialverdopplung über den gesamten Bereich der Grundfläche der Verprägungen kann gewährleistet werden.
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Ist der mindestens eine Grundkörper und/oder das mindestens eine Verstärkungselement schalenförmig ausgebildet, so ist es besonders vorteilhaft, wenn auch die Seitenbereiche der schalenförmig ausgestalteten Verbindungspartner aneinander anliegen. So kann der Bereich der Materialverdopplung weiter erhöht und damit die Steifigkeit des Verbundes insbesondere unter Berücksichtigung des für den Einbau eines Federbeindoms vorgesehenen Bauraums, weiter verbessert werden.
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Ebenfalls ist es aber auch denkbar, dass die Verstärkung als ebene Platine ausgestaltet ist, welche im Wesentlichen im Bereich der Verprägungen des domförmigen Abschnitts an dem Grundkörper anliegt. Auch diese Ausführungsform verbessert die Steifigkeit des Federbeins und weist ebenfalls die genannten Vorteile auf.
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Die Grundfläche der Verprägung oder Verprägungen kann beispielsweise halbkreisförmig sein oder die Form eines Rechtecks oder eines Dreiecks aufweisen. Jede weitere Form ist ebenso geeignet, so lange eine ausreichend große Fläche für die Anbindung an das Verstärkungselement bereitgestellt wird. Vorzugweise beträgt die Grundfläche der Gesamtheit der Verprägungen im Grundkörper mindestens 20%, vorzugsweise mindestens 40%, besonders bevorzugt mindestens 60% der Fläche des Anbindungsbereiches an das Federbein. Hierdurch kann eine ausreichend große Fläche für die Anbindung an das Verstärkungselement zur Verfügung gestellt werden.
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Die Tiefe der stufenförmigen Verprägungen ist abhängig von den verwendeten Materialien belastungsgerecht einzustellen. Sofern der Grundkörper mehrere Verprägungen aufweist, ist es auch denkbar, dass die Verprägungen unterschiedliche Tiefen aufweisen. Auf diese Weise kann eine größtmögliche Variation der Geometrie des Grundkörpers und damit eine weiter verbesserte Steifigkeit dieses Bauteils bereitgestellt werden. Vorteilhaft ist es natürlich ebenfalls, wenn mehrere Verprägungen dieselbe Tiefe aufweisen. Dann kann das Verstärkungselement besonders einfach ausgestaltet werden, da die Anbindung im Bereich der Verprägungen keine komplexe Geometrie des Verstärkungselementes erfordert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der mindestens eine Grundkörper und das mindestens eine Verstärkungselement derart ausgestaltet, dass im verbundenen Zustand mindestens ein Hohlraum zwischen den beiden Bauteilen vorliegt. Vorzugsweise sind die Bereiche des Grundkörpers, welche nicht der Anbindung an das Verstärkungselement dienen, beabstandet zu dem Verstärkungselement angeordnet. Durch einen derartigen Verbund kann ein Profil bereitgestellt werden, welches aufgrund der unterschiedlichen Geometrien der Verbindungspartner die Steifigkeit dieses Verbundes weiter verbessert, ohne den Materialaufwand zu erhöhen.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das mindestens eine Verstärkungselement mindestens eine Verprägung aufweist, wobei die mindestens eine Verprägung derart ausgestaltet ist, dass sie im verbundenen Zustand deckungsgleich an der mindestens einen Verprägung des Grundkörpers anliegt. Gemäß dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federbeindoms weist auch das Verstärkungselement durch die Variation in der Geometrie eine erhöhte Steifigkeit auf, so dass die Steifigkeit des Federbeindoms weiter verbessert und der Abbau von Spannungskonzentrationen in diesem Bauteil weiter erhöht werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Federbeindoms bilden der mindestens eine Grundkörper und das mindestens eine Verstärkungselement ein abgeschlossenes Profil. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass beide Verbindungselemente schalenförmig ausgestaltet sind, wobei die Form des Verstärkungselementes derart an die Form des Grundkörpers angepasst ist, dass das Verstärkungselement sowohl im Bereich der Verprägungen des Grundkörpers als auch im übrigen Seitenbereich der schalenförmigen Verbindungspartner an dem Grundkörper anliegt. Diese Ausgestaltung des Profils verbessert ebenfalls die Steifigkeit dieses Verbundes, da Spannungen im Material optimal abgebaut werden können, wodurch die Lebensdauer des Federbeindoms weiter verbessert werden kann.
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Vorzugweise weist das mindestens eine Verstärkungselement eine höhere Festigkeit als der mindestens eine Grundkörper auf. Hierzu kann das Verstärkungselement beispielsweise aus einem Material bestehen, welches eine höhere Festigkeit als das Material des Grundkörpers aufweist. Dies hat den Vorteil, dass für die Herstellung des geometrisch komplexen Grundkörpers ein Material verwendet werden kann, welches sich durch ein besonders gutes Umformverhalten und damit einer vergleichsweise geringeren Festigkeit verwendet werden kann. Ist das Verstärkungselement aus einem Material besonders hoher Festigkeit hergestellt, so kann im Ergebnis eine ausreichende Festigkeit des Verbundes gewährleistet werden.
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Zudem kann das mindestens eine Verstärkungselement auch eine größere Materialstärke als der mindestens eine Grundkörper aufweisen. Der Grundköper kann beispielsweise eine Dicke von 1,5 mm aufweisen, während das Verstärkungselement eine Dicke von 2 mm aufweist. Alternativ kann der Grundkörper eine Dicke von 1,5 mm aufweisen, während die Dicke des Verstärkungselementes 1,8 mm beträgt. Selbstverständlich ist es ebenfalls denkbar, dass beide Bauteile die gleiche Dicke, insbesondere eine Dicke von 2 mm oder eine Dicke von 1,5 mm aufweisen.
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Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Bauteile konstanter Dicke beschränkt. Denkbar ist ebenfalls, dass der Grundkörper und/oder das Verstärkungselement vorzugweise im Bereich hoher Belastungen, besonders bevorzugt im Anbindungsbereich an das Federbein, eine höhere Dicke als beispielsweise in den Bereichen, welche keiner oder einer geringen Belastung ausgesetzt sind, aufweisen. Auf diese Weise kann die Ausgestaltung des Federbeindom belastungsgerecht weiter angepasst werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Federbeindoms bestehen der mindestens eine Grundkörper und/oder das mindestens eine Verstärkungselement aus Stahl, insbesondere aus Edelstahl oder einem Tiefziehstahl.
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Vorzugsweise weisen der mindestens eine Grundkörper und/oder das mindestens eine Verstärkungselement Bohrungen, insbesondere im Bereich der Verprägungen auf, wobei die Bohrungen derart angeordnet sind, dass sie im verbundenen Zustand der beiden Bauteile deckungsgleich übereinanderliegen. Das Federbein kann gemäß dieser Ausgestaltung besonders einfach mit dem Grundkörper und gleichzeitig mit dem Verstärkungselement verschraubt werden.
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Die Verbindung zwischen dem mindestens einen Grundkörper und dem mindestens einen Verstärkungselement kann eine stoff- oder kraftschlüssige Verbindung sein. Denkbar ist, dass die Verbindungspartner miteinander verklebt, verschweißt, verlötet oder miteinander verschraubt werden.
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Im Weiteren soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in
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1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Federbeindoms bestehend aus einem Grundkörper und einem Verstärkungselement in Explosionsdarstellung,
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2 das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Federbeindoms, wobei der Grundkörper und das Verstärkungselement miteinander verbunden sind und
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3 eine Schnittdarstellung des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Federbeindoms entlang der Schnittlinie III-III.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Federbeindoms 2 bestehend aus einem formgebenden Grundkörper 4 mit einem domförmigen Abschnitt 6 und mindestens einem separaten, lokalen Verstärkungselement 8 in Explosionsdarstellung. Zudem weist der Grundkörper 4 einen Anbindungsbereich 3 an die Fahrzeugkarosserie auf. Beide Bauteile 4 und 8 weisen eine Aussparung 5, 7 für die Adjustage eines Federbeins, welches hier nicht dargestellt ist, auf.
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Der Grundkörper 4 weist weiterhin Verprägungen 10 auf, an welchen das Verstärkungselement 8 an dem Grundkörper 4 im in 2 gezeigten verbundenen Zustand der beiden Bauteile anliegt. Zudem weist auch das Verstärkungselement 8 Verprägungen 12 auf, welche derart ausgestaltet sind, dass sie im verbundenen Zustand deckungsgleich an den Verprägungen 10 des Grundkörpers 4 anliegen. Sowohl durch die geometrische Ausgestaltung der beiden Bauteile 4 und 8 als auch durch die lokale Materialverdopplung im verbundenen Zustand der Bauteile kann erfindungsgemäß die lokale Steifigkeit des Federbeindom erheblich verbessert werden.
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Beide Bauteile 4 und 8 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel schalenförmig ausgebildet, wobei die Form des Verstärkungselementes 8 derart an die Form des Grundkörpers 4 angepasst ist, dass das Verstärkungselement 8, wie in der in 2 gezeigten Ausführung dargestellt, im verbundenen Zustand der Bauteile sowohl im Bereich der Verprägungen 10 des Grundkörpers als auch im übrigen, nichtverprägten Seitenbereich 9 der schalenförmigen Verbindungspartner an dem Grundkörper anliegt.
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Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel bilden der Grundkörper 4 und das Verstärkungselement 8 zusammen ein geschlossenes Profil, welches die Steifigkeit des erfindungsgemäßen Federbeindoms ebenfalls erheblich verbessert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Verstärkungselement 8 als Verstärkungsblech ausgebildet. Die Form des Verstärkungsblechs 8 ist dabei, wie bereits beschrieben an die Form des Grundkörpers 4 angepasst.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Grundkörper 4 drei Verprägungen 10 auf, wobei die Grundfläche der Gesamtheit der Verprägungen ungefähr 50% der Grundfläche des domförmigen Abschnitts 6 beträgt. Die Verprägungen 10 erstrecken sich dabei sowohl über den domförmigen Abschnitt 6 des Grundkörpers 4 als auch über den Seitenbereich des schalenförmigen Grundkörpers. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass eine ausreichend große Fläche für die Anbindung an das Verstärkungselement 8 bereitsteht.
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Das Verstärkungsblech 8 weist vorliegend eine höhere Festigkeit und eine höhere Materialstärke als der Grundkörper auf. Beispielsweise beträgt die Dicke des Verstärkungselementes 2 mm, während die Dicke des Grundkörpers 1,5 mm beträgt. Alternativ kann die Dicke des Verstärkungselementes auch 1,8 mm und die Dicke des Grundkörpers 1,5 mm betragen.
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In vorteilhafter Weise kann der Grundkörper 4 dann aus einem Material hergestellt werden, welches ein besonders gutes Umformvermögen bereitstellt, so dass die Herstellung des komplexen Grundkörpers sehr einfach erfolgen kann. Aufgrund der hohen Festigkeit des Verstärkungselementes erfüllt der Verbund aus Grundkörper 4 und Verstärkungselement 8 trotzdem die an den Federbeindom diesbezüglich gestellten Anforderungen. Denkbar ist darüber hinaus ebenfalls, dass der Grundkörper und das Verstärkungsblech dieselbe Dicke aufweisen.
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Sowohl der Grundkörper 4 als das Verstärkungselement 8 weisen Bohrungen 14, 16 auf, so dass das Federbein sowohl mit dem Grundkörper 4 als auch mit dem Verstärkungselement 8 verschraubt werden kann.
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Die Verbindung des Grundkörpers 4 mit dem Verstärkungselement wird vorzugsweise über eine stoff- oder kraftschlüssige Verbindung bereitgestellt. Die beiden Bauteile können beispielsweise miteinander verklebt, verschweißt, verlötet oder verschraubt sein.
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2 zeigt das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Federbeindoms im verbundenen Zustand. Das Verstärkungselement liegt dabei im Innenraum des Grundkörpers 4 im Bereich der Verprägungen 10 und im Bereich der Seitenwände 9 an dem Grundkörper 4 an. Die Bereiche, die nicht für die Anbindung an das Verstärkungselement vorgesehen sind, weisen einen Abstand zu diesem auf. Zwischen den beiden Bauteilen wird folglich mindestens ein Hohlraum ausgebildet. Durch die Verbindung der beiden Bauteile kann damit ein Profil bereitgestellt werden, welches eine erhöhte Steifigkeit, insbesondere eine erhöhte lokale Steifigkeit bereitstellt, wodurch zum einen der Spannungsabbau im Bauteil verbessert werden kann und zum anderen die Energieübertragung in die Karosserie reduziert werden kann. Die Bohrungen 14, 16 und die für das Federbein vorgesehenen Aussparungen 5, 7 sind im verbundenen Zustand der beiden Bauteile vorzugsweise deckungsgleich angeordnet. Ein Federbein kann folglich gleichzeitig mit dem Grundkörper 4 und dem Verstärkungselement 8 verschraubt werden.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Schnittlinie III-III des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Federbeindoms. Die Schnittansicht zeigt den erfindungsgemäßen Verbund aus dem Grundkörper 4 und dem Verstärkungselement 8. Der Grundkörper 4 weist eine Verprägung 10 auf, welche sich über den domförmigen Abschnitt 6 und über den Seitenbereich des Grundkörpers 4 erstreckt. Das Verstärkungselement 8 ist im Bereich der Verprägung 10 mit dem Grundkörper 4 verbunden. Zudem weist der Federbeindom in dem Bereich des Grundkörpers 4, welcher nicht der Anbindung an das Verstärkungselement 8 dient einen Hohlraum 18 auf. Durch die Verbindung des Grundkörpers und des Verstärkungselementes 8 kann insgesamt ein Profil, insbesondere ein geschlossenes Profil bereitgestellt werden, durch welches die Steifigkeit des Federbeindoms erhöht und insofern der Abbau von Spannungen im Material verbessert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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