DE202023100860U1 - Drive arrangement for a bicycle - Google Patents

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Abstract

Antriebsordnung für ein Fahrrad mit einem Kurbelantrieb mit einer auf der Tretlagerachse angeordneten Zahnkranzanordnung mit mindestens zwei Zahnkränzen mit unterschiedlicher Zahnanzahl und unterschiedlichem Außenumfang zur Realisierung einer ersten Kettenschaltung und einer am Hinterrad angeordneten Nabenschaltung mit mindestens einem Ritzel, wobei die Zahnkranzanordnung mit dem Ritzel der Nabe über ein endlos umlaufendes Zugmittel verbunden ist, und wobei die Zahnkranzanordnung und/oder das Ritzel der Nabe mit einem Elektromotor gekoppelt ist. Drive arrangement for a bicycle with a crank drive with a sprocket arrangement arranged on the bottom bracket axle with at least two sprockets with a different number of teeth and a different outer circumference for realizing a first derailleur gear and a hub gear arranged on the rear wheel with at least one sprocket, the sprocket arrangement being connected to the sprocket of the hub via a endlessly circulating traction means is connected, and wherein the ring gear arrangement and / or the pinion of the hub is coupled to an electric motor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsordnung für ein Fahrrad mit einer Kettenschaltung und einer Nabenschaltung und mit mindestens einem Elektromotor.The invention relates to a drive arrangement for a bicycle with a derailleur gear system and a hub gear system and with at least one electric motor.

Fahrräder im Sinne der vorliegenden Erfindung sind solche, welche mit einem Elektroantrieb versehen sind. Insbesondere handelt es sich dabei um motorunterstützte Fahrräder, die zusätzlich mit Muskelkraft betrieben werden, wie Pedelecs, E-Bikes oder dergleichen.Bicycles within the meaning of the present invention are those which are provided with an electric drive. In particular, these are motor-assisted bicycles that are also operated with muscle power, such as pedelecs, e-bikes or the like.

Die DE 10 2015 006 466 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, insbesondere eines muskelkraftbetriebenen und motorunterstützten Fahrzeugs, wie eines Pedelecs, eines E-Bikes o. dgl., mit einem Rahmen und mit am Rahmen angeordneten Rädern und mit zwei elektrischen Antriebsmotoren zum Antrieb wenigstens eines Rades, wobei der Betriebszustand des Fahrzeugs erfasst und das Antriebsmoment für den jeweiligen Antriebsmotor in Abhängigkeit vom erfassten Betriebszustand eingestellt wird.The DE 10 2015 006 466 A1 describes a method for operating a vehicle, in particular a human-powered and motor-assisted vehicle, such as a pedelec, an e-bike or the like, with a frame and wheels arranged on the frame and with two electric drive motors for driving at least one wheel, the Operating condition of the vehicle is detected and the drive torque for the respective drive motor is adjusted depending on the detected operating condition.

Aus der DE 10 2017 006 341 A1 ist eine Antriebsordnung für ein Fahrrad bekannt, bei welcher eine erste Übersetzung mit einer Kettenschaltung an einer Dreifach-Kurbelgarnitur erfolgt und eine zweite Übersetzung zusätzlich mit einer stufenlos schaltbaren Nabenschaltung, welches am Hinterrad angeordnet ist, realisiert wird.From the DE 10 2017 006 341 A1 a drive arrangement for a bicycle is known, in which a first translation takes place with a derailleur gear on a triple crankset and a second translation is additionally realized with a continuously switchable hub gear, which is arranged on the rear wheel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile einer kombinierten Ketten- und Nabenschaltung mit den Vorteilen von elektrischen Antrieben zu verbinden.The object of the invention is to combine the advantages of a combined derailleur and hub gear system with the advantages of electric drives.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale im Hauptanspruch 1. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.This object is achieved by the features in main claim 1. Expedient refinements of the invention are contained in the subclaims.

Ein besonderer Effekt der Erfindung besteht neben der breiten Anwendungsvielfalt darin, dass die Vorteile von Elektroantrieben kombiniert werden mit den Vorteilen der verschiedenen Schaltungsvarianten durch eine Antriebsordnung für ein Fahrrad mit einem Kurbelantrieb mit einer auf der Tretlagerachse angeordneten Zahnkranzanordnung mit mindestens zwei Zahnkränzen mit unterschiedlicher Zahnanzahl und unterschiedlichem Außenumfang zur Realisierung einer ersten Kettenschaltung und einer am Hinterrad angeordneten Nabenschaltung mit mindestens einem Ritzel, wobei die Zahnkranzanordnung mit dem Ritzel der Nabe über ein endlos umlaufendes Zugmittel verbunden ist, und wobei die Zahnkranzanordnung und/oder das Ritzel der Nabe mit einem Elektromotor gekoppelt ist.A special effect of the invention, in addition to the wide variety of applications, is that the advantages of electric drives are combined with the advantages of the different circuit variants through a drive arrangement for a bicycle with a crank drive with a gear ring arrangement arranged on the bottom bracket axle with at least two ring gears with different numbers of teeth and different Outer circumference to implement a first derailleur gear and a hub gear arranged on the rear wheel with at least one sprocket, the sprocket arrangement being connected to the sprocket of the hub via an endlessly revolving traction mechanism, and the sprocket arrangement and/or the sprocket of the hub being coupled to an electric motor.

Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung resultiert daraus, dass die Nabe des Vorderrads zusätzlich mit einem Elektromotor gekoppelt ist.An additional advantage of the invention results from the fact that the hub of the front wheel is additionally coupled to an electric motor.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass an der Nabe am Hinterrad mindestens zwei Ritzel mit unterschiedlicher Zahnanzahl und unterschiedlichem Außenumfang zur Realisierung einer zweiten Kettenschaltung angeordnet sind.A further advantage of the invention is that at least two sprockets with a different number of teeth and a different outer circumference are arranged on the hub on the rear wheel in order to implement a second derailleur gear system.

Vorteilhaft ist ebenfalls, dass an der Nabe des Hinterrads ein Kettenspanner angeordnet ist.It is also advantageous that a chain tensioner is arranged on the hub of the rear wheel.

Die Erfindung ist nicht auf Fahrräder mit zwei Rädern beschränkt, sondern das Fahrrad kann auch ein Dreirad mit zwei Vorderrädern sein, wobei die Naben beider Vorderräder zusätzlich mit je einem Elektromotor gekoppelt sind.The invention is not limited to bicycles with two wheels, but the bicycle can also be a tricycle with two front wheels, the hubs of both front wheels being additionally coupled to an electric motor each.

Sind bei den erfindungsgemäßen Antriebsanordnungen mehrere Elektromotoren angeordnet, so sind diese miteinander synchronisiert.If several electric motors are arranged in the drive arrangements according to the invention, then these are synchronized with one another.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand von zumindest teilweise in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments illustrated at least in part in the figures.

Es zeigen:

  • 1 Aus dem Stand der Technik bekanntes Fahrrad mit Kettenschaltung und Nabenschaltung ohne Elektromotor
  • 1a Fahrrad mit zwei Kettenschaltungen und Nabenschaltung ohne Elektromotor
  • 2 Antriebsanordnung mit einem an der Tretlagerachse mit Zahnkranzanordnung angeordneten Elektromotor mit zusätzlich zweiter Kettenschaltung an der Nabe am Hinterrad
  • 3 Antriebsanordnung mit einem an der Nabenschaltung am Hinterrad angeordneten Elektromotor
  • 4 Antriebsanordnung mit einem an der Nabenschaltung mit zusätzlich zweiter Kettenschaltung angeordneten Elektromotor
  • 5 Antriebsanordnung mit je einem Elektromotor an der Tretlagerachse mit Zahnkranzanordnung und an der Nabenschaltung
  • 6 Antriebsanordnung mit je einem Elektromotor an der Tretlagerachse mit Zahnkranzanordnung und an der Nabenschaltung mit zusätzlich zweiter Kettenschaltung
  • 7 Antriebsanordnung mit je einem Elektromotor an der Tretlagerachse mit Zahnkranzanordnung und an der Nabe des Vorderrads
  • 8 Antriebsanordnung mit je einem Elektromotor an der Tretlagerachse mit Zahnkranzanordnung und an der Nabe des Vorderrads mit zusätzlich zweiter Kettenschaltung an der Nabe des Hinterrads
  • 9 Antriebsanordnung mit drei Elektromotoren, je einem Elektromotor an der Tretlagerachse mit Zahnkranzanordnung und an der Nabe des Vorderrads und an der Nabenschaltung des Hinterrads mit zusätzlich zweiter Kettenschaltung
  • 10 Antriebsanordnung für ein Dreirad mit zwei zusätzlichen Elektromotoren an den Naben der Vorderräder
Show it:
  • 1 Bicycle known from the prior art with derailleur gears and hub gears without an electric motor
  • 1a Bicycle with two derailleur gears and hub gears without an electric motor
  • 2 Drive arrangement with an electric motor arranged on the bottom bracket axle with a sprocket arrangement with an additional second derailleur gear system on the hub on the rear wheel
  • 3 Drive arrangement with an electric motor arranged on the hub gear on the rear wheel
  • 4 Drive arrangement with an electric motor arranged on the hub gear system with an additional second derailleur gear system
  • 5 Drive arrangement with one electric motor each on the bottom bracket axle with sprocket arrangement and on the hub gear
  • 6 Drive arrangement with one electric motor each on the bottom bracket axle with sprocket arrangement and on the hub gears with an additional second derailleur gear
  • 7 Drive arrangement with one electric motor each on the bottom bracket axle with sprocket arrangement and on the hub of the front wheel
  • 8th Drive arrangement with an electric motor on the bottom bracket axle with sprocket arrangement and on the hub of the front wheel additional second derailleur on the hub of the rear wheel
  • 9 Drive arrangement with three electric motors, one electric motor each on the bottom bracket axle with sprocket arrangement and on the hub of the front wheel and on the hub gear system of the rear wheel with an additional second derailleur gear system
  • 10 Drive arrangement for a tricycle with two additional electric motors on the hubs of the front wheels

In 1 ist eine Antriebsanordnung für ein Fahrrad mit einer herkömmlichen Kombination einer Kettenschaltung mit einer Nabenschaltung dargestellt. Zu ersehen ist eine Antriebsordnung für ein Fahrrad mit einem Kurbelantrieb 18 mit Pedalen 11, der eine Antriebskraft wahlweise von einem der angebrachten drei Ritzel 12a, 12b und 12c mittels einer endlos umlaufenden Kette 13 überträgt und ein Hinterrad des Fahrrades zur Fortbewegung in Rotation versetzt.In 1 a drive arrangement for a bicycle with a conventional combination of a derailleur and a hub gear is shown. A drive arrangement for a bicycle can be seen with a crank drive 18 with pedals 11, which transmits a driving force selectively from one of the attached three sprockets 12a, 12b and 12c by means of an endlessly revolving chain 13 and rotates a rear wheel of the bicycle for locomotion.

Die Schaltung, somit die Übersetzung, erfolgt auf zwei unterschiedlichen Wegen.The circuit, and thus the translation, takes place in two different ways.

Die erste Übersetzung erfolgt mit einer Dreifach-Kurbelgarnitur, bestehend aus den drei unterschiedlichen Ritzeln 12a, 12b und 12c mit jeweils unterschiedlicher Zahnanzahl und unterschiedlichem Durchmesser und über eine Mechanik mit Spannumwerfer 16, über welchen sich die gewünschte Übersetzung einstellen lässt. Die zweite Übersetzung wird zusätzlich mit einem stufenlos schaltbaren Hauptgetriebe der Nabenschaltung, welche am Hinterrad angeordnet ist und mit einem Ritzel 14 zusammenwirkt, realisiert. Der Antrieb erfolgt nur mit Muskelkraft.The first translation takes place with a triple crankset, consisting of the three different sprockets 12a, 12b and 12c, each with a different number of teeth and different diameters and a mechanism with tension derailleur 16, via which the desired translation can be set. The second translation is additionally realized with a continuously shiftable main transmission of the hub gear, which is arranged on the rear wheel and interacts with a pinion 14 . The drive is only with muscle power.

1a zeigt das aus dem Stand der Technik bekanntes Fahrrad mit Kettenschaltungen und Nabenschaltung ohne Elektromotor, nun jedoch mit einer zusätzlichen zweiten Kettenschaltung mit den Ritzeln 14 und 14a an der Nabe mit der Nabenschaltung am Hinterrad. 1a shows the bicycle known from the prior art with derailleurs and hub gears without an electric motor, but now with an additional second derailleur with the sprockets 14 and 14a on the hub with the hub gears on the rear wheel.

Ein genereller Vorteil von Fahrrädern mit Elektromotor ist, dass der Fahrer sich beim Start aus dem Stand nicht an der Tretkurbel hochziehen muss. Herkömmliche Radfahrer sind gezwungen, sich an der Kurbelgarnitur abzuheben und das Pedal zu treten, um die Reisegeschwindigkeit zu erreichen. Hierdurch wird viel Kraft auf die Kurbelgarnitur, die Kette und auf die Hinterachse des Fahrrads ausgeübt.A general advantage of bicycles with an electric motor is that the rider does not have to pull himself up on the pedal crank when starting from a standing position. Conventional cyclists are forced to lift off at the crankset and pedal to reach cruising speed. This puts a lot of force on the crankset, chain and rear axle of the bike.

Die erfindungsgemäßen Fahrräder mit Elektromotor sind sehr angenehm zu fahren und es gibt kein Tretlagerdrehmoment und keine so starke Belastung der Kette und an der Hinterachse. Auch für Fahrräder in der Stadt, in den Bergen, als Trekkingrad und im Wald sind die erfindungsgemäßen Antriebsanordnungen einsetzbar.The electric bicycles according to the invention are very pleasant to ride and there is no bottom bracket torque and not so much stress on the chain and on the rear axle. The drive arrangements according to the invention can also be used for bicycles in the city, in the mountains, as trekking bikes and in the forest.

2 zeigt eine Antriebsanordnung mit einem an der Tretlagerachse mit Zahnkranzanordnung 12a, 12b und 12c angeordneten Elektromotor 19 mit zusätzlich zweiter Kettenschaltung an der Nabe mit der Nabenschaltung am Hinterrad. Die zweite Kettenschaltung weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Ritzel 14 und 14a auf. Die beiden Kettenschaltungen und die Nabenschaltung werden durch Bowdenzüge betätigt. Der Schaltvorgang an der ersten Kettenschaltung wird durch den Spannumwerfer 16 betätigt. 2 shows a drive arrangement with an electric motor 19 arranged on the bottom bracket axle with sprocket arrangement 12a, 12b and 12c with an additional second derailleur gear system on the hub with the hub gear system on the rear wheel. In the present exemplary embodiment, the second derailleur has two sprockets 14 and 14a. The two derailleur gears and the hub gear are operated by Bowden cables. The shifting process on the first derailleur is actuated by the tension derailleur 16 .

In 3 ist eine Antriebsanordnung mit einem an der Nabenschaltung am Hinterrad angeordneten Elektromotor 20 dargestellt. Die in der Nabe angeordnete Nabenschaltung ist mit einem Ritzel 14 verbunden, über welches die Kette 13 läuft.In 3 a drive arrangement with an electric motor 20 arranged on the hub gear on the rear wheel is shown. The hub gear arranged in the hub is connected to a pinion 14 over which the chain 13 runs.

Gemäß der in 4 dargestellten Antriebsanordnung ist ebenfalls an der Nabenschaltung ein Elektromotor 20 angeordnet. Im Unterschied zu dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist hier jedoch zusätzlich eine zweite Kettenschaltung mit den Ritzeln 14 und 14a angeordnet.According to the 4 An electric motor 20 is also arranged on the hub gear. In contrast to the in 3 However, in the exemplary embodiment shown, a second derailleur with the sprockets 14 and 14a is also arranged here.

5 zeigt eine Antriebsanordnung mit zwei Elektromotoren 19 und 20, und zwar einem Elektromotor 19 an der Tretlagerachse mit Zahnkranzanordnung und einen Elektromotor 20 an der Nabenschaltung mit einem Ritzel 14. 5 shows a drive arrangement with two electric motors 19 and 20, namely an electric motor 19 on the bottom bracket axle with a sprocket arrangement and an electric motor 20 on the hub gear with a pinion 14.

Die in 6 dargestellte Antriebsanordnung verfügt über einem Elektromotor 19 an der Tretlagerachse mit Zahnkranzanordnung und einen Elektromotor 20 an der Nabenschaltung mit zusätzlich zweiter Kettenschaltung mit zwei Ritzeln 14 und 14a.In the 6 The drive arrangement shown has an electric motor 19 on the bottom bracket axle with a sprocket arrangement and an electric motor 20 on the hub gear with an additional second derailleur with two sprockets 14 and 14a.

In 7 ist eine Antriebsanordnung mit zwei Elektromotoren 19 und 21 dargestellt, und zwar mit einem Elektromotor 19 an der Tretlagerachse mit Zahnkranzanordnung und einem Elektromotor 21 an der Nabe des Vorderrads.In 7 a drive arrangement with two electric motors 19 and 21 is shown, namely with an electric motor 19 on the bottom bracket axle with sprocket arrangement and an electric motor 21 on the hub of the front wheel.

8 zeigt eine Antriebsanordnung mit einem Elektromotor 19 an der Tretlagerachse mit Zahnkranzanordnung und einem Elektromotor 21 an der Nabe des Vorderrads, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich eine zweite Kettenschaltung mit den Ritzeln 14 und 14a an der Nabe des Hinterrads angeordnet ist. 8th shows a drive arrangement with an electric motor 19 on the bottom bracket axle with sprocket arrangement and an electric motor 21 on the hub of the front wheel, with this embodiment also having a second derailleur with the sprockets 14 and 14a on the hub of the rear wheel.

In 9 ist eine Antriebsanordnung mit drei Elektromotoren 19, 20 und 21 dargestellt, und zwar einem Elektromotor 19 an der Tretlagerachse mit Zahnkranzanordnung und einem weiteren Elektromotor 21 an der Nabe des Vorderrads und einem dritten Elektromotor 20 an der Nabenschaltung des Hinterrads mit zusätzlich zweiter Kettenschaltung mit den Ritzeln 14 und 14a.In 9 a drive arrangement with three electric motors 19, 20 and 21 is shown, namely an electric motor 19 on the bottom bracket axle with a sprocket arrangement and a further electric motor motor 21 on the hub of the front wheel and a third electric motor 20 on the hub gear of the rear wheel with an additional second derailleur with the sprockets 14 and 14a.

10 zeigt eine Antriebsanordnung für ein Dreirad mit zwei zusätzlichen Elektromotoren 22a und 22b an den Naben der Vorderräder. Weitere Elektromotoren können an der Tretlagerachse mit Zahnkranzanordnung und an der Nabe des Hinterrads angeordnet sein. 10 shows a drive arrangement for a tricycle with two additional electric motors 22a and 22b on the hubs of the front wheels. Further electric motors can be arranged on the bottom bracket axle with sprocket arrangement and on the hub of the rear wheel.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist es möglich, durch Kombination und Variation der benannten Mittel und Merkmale weitere Realisierungsvarianten zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the exemplary embodiments presented here. Rather, it is possible to implement further implementation variants by combining and varying the means and features mentioned, without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteReference List

11
Obere SpannrolleUpper idler pulley
22
Untere SpannrolleLower idler pulley
33
Einstellmechanismusadjustment mechanism
44
Schalt Zug SpannschraubeShift cable tensioning screw
55
Schaltzug Seilshifter cable
66
Schalt Zug SpannbefestigungsschraubeShift cable tensioner mounting screw
77
Kettenspannschraubechain tensioning screw
88th
Einstellschraubeadjustment screw
99
Einstellschraubeadjustment screw
1010
Spannvorrichtungsfedertensioner spring
1111
Pedalepedals
12a, 12b, 12c12a, 12b, 12c
Drei Ritzel am KurbelantriebThree pinions on the crank drive
1313
KetteChain
14, 14a14, 14a
Zwei Ritzel an der NabenschaltungTwo sprockets on the hub gear
1515
Schaltwerkaugerear derailleur eye
1616
Spannumwerferinstep derailleur
1717
Gestängelinkage
1818
Kurbelantriebcrank drive
1919
Mittelmotormid-engine
2020
Nabenmotor hintenRear hub motor
2121
Nabenmotor vornFront hub motor
22a22a
Nabenmotor Dreiradhub motor tricycle
22b22b
Nabenmotor Dreiradhub motor tricycle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102015006466 A1 [0003]DE 102015006466 A1 [0003]
  • DE 102017006341 A1 [0004]DE 102017006341 A1 [0004]

Claims (5)

Antriebsordnung für ein Fahrrad mit einem Kurbelantrieb mit einer auf der Tretlagerachse angeordneten Zahnkranzanordnung mit mindestens zwei Zahnkränzen mit unterschiedlicher Zahnanzahl und unterschiedlichem Außenumfang zur Realisierung einer ersten Kettenschaltung und einer am Hinterrad angeordneten Nabenschaltung mit mindestens einem Ritzel, wobei die Zahnkranzanordnung mit dem Ritzel der Nabe über ein endlos umlaufendes Zugmittel verbunden ist, und wobei die Zahnkranzanordnung und/oder das Ritzel der Nabe mit einem Elektromotor gekoppelt ist.Drive arrangement for a bicycle with a crank drive with a sprocket arrangement arranged on the bottom bracket axle with at least two sprockets with a different number of teeth and a different outer circumference for realizing a first derailleur gear and a hub gear arranged on the rear wheel with at least one sprocket, the sprocket arrangement being connected to the sprocket of the hub via a endlessly circulating traction means is connected, and wherein the ring gear arrangement and / or the pinion of the hub is coupled to an electric motor. Antriebsordnung für ein Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe des Vorderrads zusätzlich mit einem Elektromotor gekoppelt ist.Drive arrangement for a bicycle claim 1 , characterized in that the hub of the front wheel is additionally coupled to an electric motor. Antriebsordnung für ein Fahrrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Nabe am Hinterrad mindestens zwei Ritzel mit unterschiedlicher Zahnanzahl und unterschiedlichem Außenumfang zur Realisierung einer zweiten Kettenschaltung angeordnet sind.Drive arrangement for a bicycle claim 1 or 2 , characterized in that at least two sprockets with different numbers of teeth and different outer circumference are arranged on the hub on the rear wheel to implement a second derailleur. Antriebsordnung für ein Fahrrad nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Nabe des Hinterrads ein Kettenspanner angeordnet ist.Drive arrangement for a bicycle according to one of the preceding claims, characterized in that a chain tensioner is arranged on the hub of the rear wheel. Antriebsordnung für ein Fahrrad nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrrad ein Dreirad mit zwei Vorderrädern ist und die Naben beider Vorderräder zusätzlich mit je einem Elektromotor gekoppelt sind.Drive arrangement for a bicycle according to one of the preceding claims, characterized in that the bicycle is a tricycle with two front wheels and the hubs of both front wheels are additionally each coupled to an electric motor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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