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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Antriebsstrang für ein Amphibienfahrzeug,
wobei der Antriebsstrang einen Motor und eine in Reihe angeordnete Übertragungseinrichtung
umfasst und ein Nebenantrieb zwischen dem Motor und der in Reihe
angeordneten Übertragungseinrichtung
platziert ist und allgemein als Sandwich-Nebenantrieb bekannt ist.
Die Erfindung bezieht sich außerdem
auf ein Amphibienfahrzeug, das einen solchen Antriebsstrang, wie
er in dem Oberbegriff von Anspruch 1 definiert und in US-A-5590617
beschrieben ist, umfasst.
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In
einem herkömmlichen
Fahrzeugantriebsstrang mit einem Motor und einer in Reihe angeordneten Übertragungseinrichtung
wird eine Eingangs- oder Primärwelle
der Übertragungseinrichtung über eine
Kupplung vom Schwungrad angetrieben. Als Alternative kann die Eingangswelle,
wenn die Übertragungseinrichtung
ein Automatikgetriebe umfasst, von einem als Drehmomentwandler bekannten
Schwungrad mit Flüssigkeitskupplung
angetrieben werden. In bekannten Sandwich-Nebenantriebanordnungen
ist die Eingangswelle der Übertragungseinrichtung
verlängert
und ein Antriebsmittel in Form eines Zahnrads ist zwischen der Kupplung
beziehungsweise dem Schwungrad mit Flüssigkeitskupplung und dem Gehäuse der Übertragungseinrichtung
angebracht. Das Zahnrad treibt über
einen Riemen oder eine Kette einen Nebenantrieb an.
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Diese
bekannte Anordnung vergrößert maßgeblich
die Länge
der Baugruppe aus Motor und Übertragungseinrichtung
und erfordert zusätzliche Sätze von
Lagern, um die Eingangswellenverlängerung vor dem Getriebe, wo
der Platz beschränkt
ist, zu tragen. Außerdem
muss das Glockengehäuse oder
das Getriebegehäuse
weggeschnitten werden, um Platz für die Kette beziehungsweise
den Riemen zu machen.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Antriebsstrang mit einem Sandwich-Nebenantrieb
bereitzustellen, der mit weniger Bearbeitungsvorgängen hergestellt
werden kann und sich leichter an verschiedene Antriebsstranganordnungen
anpassen lässt
als dem Stand der Technik entsprechende Sandwich-Nebenantriebe.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Antriebsstrang
für ein
Amphibienfahrzeug bereitgestellt, wobei der Antriebsstrang einen
Motor mit einer Kurbelwelle und einem Schwungrad mit fester oder
Flüssigkeitskupplung, und
eine im Allgemeinen mit der Kurbelwelle des Motors in Reihe angeordnete Übertragungseinrichtung umfasst,
wobei die Übertragungseinrichtung
eine vom Schwungrad angetriebene Eingangswelle aufweist, wobei der
Antriebsstrang weiter einen Nebenantrieb zum Antreiben einer zum
Antreiben eines Schiffsantriebsmittels des Fahrzeugs angepassten Nebenantriebswelle
umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenantrieb ein am Schwungradende der
Kurbelwelle angebrachtes Antriebsmittel umfasst, wobei das Antriebsmittel
so angepasst ist, dass es die Nebenantriebswelle antreibt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Antriebsmittel auf einer Umfangsoberfläche des Schwungrads bereitgestellt.
In dieser Anordnung kann das Antriebsmittel einen Satz auf einem äußeren Umfang
des Schwungrads bereitgestellter Zähne umfassen, wobei die Zähne die
Nebenantriebswelle über
eine Kette oder einen Zahnriemen antreiben.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist das Antriebsmittel zwischen dem Schwungradende der Kurbelwelle
und dem Schwungrad bereitgestellt. In dieser Anordnung kann das
Antriebsmittel ein Zahnrad umfassen, das die Nebenantriebswelle über eine
Kette oder einen Zahnriemen antreibt. Das Zahnrad kann am Ende der
Kurbelwelle zwischen dem Ende und dem Schwungrad angebracht sein
und kann mit Befestigungselementen in Position gehalten werden,
die außerdem
das Schwungrad am Kurbelwellenende befestigen. Alternativ kann das
Antriebsmittel ein am Schwungradende der Kurbelwelle angebrachtes
Kegelrad umfassen. Das am Schwungradende der Kurbelwelle angebrachte
Kegelrad greift in ein zweites Kegelrad ein, das so angebracht sein
kann, dass es sich mit der Nebenantriebswelle selbst oder mit einer
Zwischenwelle, die so angepasst ist, dass sie die Nebenantriebswelle
antreibt, dreht. Die Zwischenwelle kann so angepasst sein, dass
sie die Nebenantriebswelle über
ein Doppelgelenk oder anderes Drehgelenk antreibt. Alternativ trägt die Zwischenwelle
ein drittes Kegelrad, das in eine viertes Kegelrad eingreift, das so
angebracht ist, dass es sich mit der Nebenantriebswelle dreht.
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Wenn
Antrieb vom Antriebsmittel über
eine Kette oder einen Zahnriemen an die Nebenantriebswelle übertragen
wird, kann die Kette beziehungsweise der Zahnriemen so angepasst
sein, dass sie bzw. er ein angetriebenes Zahnrad zum Antreiben der
Nebenantriebswelle antreibt. Das angetriebene Zahnrad kann so angebracht
sein, dass es sich mit der Nebenantriebswelle dreht oder, wenn Motor
und Übertragungseinrichtung
so angepasst sind, dass sie quer zur Längsachse des Fahrzeugs eingebaut
werder, das angetriebene Zahnrad kann so angebracht sein, dass es
sich mit einer Zwischenwelle dreht, die so angepasst ist, dass sie
die Nebenantriebswelle über
ein Kegelräderpaar
antreibt.
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Zwischen
einem Glockengehäuse
der Übertragungseinrichtung
und einem Gehäuse
des Motors kann ein Zwischengehäuse
bereitgestellt werden. Das Zwischengehäuse kann eine Erweiterung aufweisen,
in der das angetriebene Zahnrad, Zahnräder oder Doppelgelenk und die
Kette, der Zahnriemen oder die Nebenantriebswelle(n) eingeschlossen
sind.
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Alternativ
kann ein Glockengehäuse
der Übertragungseinrichtung
so angepasst werden, dass es das angetriebene Zahnrad und die Kette
bzw. den Zahnriemen einschließt.
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Im
Antrieb an die Schiff santriebseinheit kann ein Entkoppler bereitgestellt
werden.
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Ein
besonderer Vorteil des Antriebsstrangs gemäß der Erfindung besteht darin,
dass die volle Motorleistung mit einem Minimum an Reibungsverlusten
an die Schiffsantriebseinheit geliefert werden kann.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Amphibienfahrzeug mit einem
Antriebsstrang gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung bereitgestellt.
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Die
Erfindung wird nun, lediglich beispielhaft, unter Verweis auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
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1 eine
Schnittansicht eines Teils eines Antriebsstrangs gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung ist,
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2 eine
Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1 ist;
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3 eine
Schnittansicht eines Teils eines Antriebsstrangs gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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4 eine
Schnittansicht entlang der Linie B-B in 3 ist;
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5 eine
Schnittansicht eines Teils eines Antriebsstrangs gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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6 eine
Schnittansicht eines Teils eines Antriebsstrangs gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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7 eine
Schnittansicht eines Teils eines Antriebsstrangs gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der Erfindung ist; und
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8 eine
Schnittansicht eines Teils eines Antriebsstrangs gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der Erfindung ist.
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In 1 und 2 umfasst
eine erste Ausführungsform
eines Antriebsstrangs gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Motor 11 und eine mit der Kurbelwelle 12 des
Motors in Reihe angeordnete Übertragungseinrichtung 26.
Motor und Übertragungseinrichtung
liefern auf herkömmlicher
Weise über
ein Differential (nicht gezeigt) Antrieb an mindestens die hinteren
Straßenräder (nicht
gezeigt) eines Amphibienfahrzeugs (nicht gezeigt). Antrieb für ein Schiffsartriebsmittel
des Fahrzeugs wie beispielsweise ein Wasserstrahlantrieb 50 wird
von einem allgemein unter 10 dargestellten Nebenantrieb bereitgestellt.
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Die
Kurbelwelle 12 des Motors erstreckt sich durch eine Öffnung im
Ende eines Motorgehäuses 14.
In der Öffnung
sind Dichtungen 16 bereitgestellt, um zwischen der Kurbelwelle 12 und
dem Motorgehäuse 14 zu
dichten. Ein Antriebszahnrad 18 und ein Schwungrad 20 sind
am Ende der Kurbelwelle 12, außerhalb des Motorgehäuses 14 angebracht
und sind mittels eines Kreises von Schrauben 22 starr an der
Kurbelwelle 12 befestigt. Das Zahnrad 18 wird zwischen
dem Ende der Kurbelwelle 12 und dem Schwungrad 20 gehalten.
Eine auf herkömmliche Weise
an der Stirnfläche
des Schwungrads 20 angebrachte Kupplung 25 überträgt Antrieb
an eine Eingangs- oder Primärwelle 24 der Übertragungseinrichtung 26.
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Das
Glockengehäuse 28 der Übertragungseinrichtung 26,
das in einer herkömmlichen
Anordnung direkt an das Ende des Motorgehäuses 14 geschraubt
wäre, wird
von einem Zwischengehäuse 30 in
einem Abstand vom Motorgehäuse
gehalten. Schrauben 32 ragen durch das Glockengehäuse 28 und
das Zwischengehäuse 30 und
greifen in die gewöhnlichen
Gewindebohrungen im Motorgehäuse 14 ein.
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Das
Zwischengehäuse 30 hat
eine Erweiterung 30A an einer Seite des Motorgehäuses 14.
In der Erweiterung 30A ist ein angetriebenes Zahnrad 34 eingeschlossen,
das an einer Nebenantriebswelle 36 angebracht ist. Die
Nebenantriebswelle 36 und das angetriebene Zahnrad 34 werden
von den Lagern 38, 40 drehbar in der Erweiterung 30A gelagert. Das
Antriebszahnrad 18 und das angetriebene Zahnrad 34 sind
durch eine Kette oder einen Zahnriemen 42 miteinander verbunden,
um Antrieb zwischen den beiden zu übertragen.
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Die
Nebenantriebswelle 36 ist so angepasst, dass sie den Wasserstrahlantrieb 50 antreibt,
um die Antriebskraft für
das Amphibienfahrzeug zu liefern, wenn es sich auf dem Wasser befindet.
Die Nebenantriebswelle 36 kann den Wasserstrahlantrieb
direkt antreiben oder kann eine Kupplung (nicht gezeigt) haben,
an der eine weitere Welle zum Antreiben des Wasserstrahlantriebs
angebracht sein kann. In der Antriebslinie zwischen der Nebenantriebswelle 36 und
dem Wasserstrahlantrieb kann ein Entkopplungsglied bereitgestellt
sein, so dass der Antrieb an den Wasserstrahlantrieb entkoppelt
werden kann, wenn das Fahrzeug an Land benutzt wird.
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In
der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Übertragungseinrichtung 26 um
ein manuelles Schaltgetriebe, es ist jedoch zu beachten, dass die Übertragungseinrichtung 26 auch
ein automatisches Schaltgetriebe, ein Automatik- oder Halbautomatikgetriebe
oder ein kontinuierlich veränderliches Getriebe
wie beispielsweise einen Drehmomentwandler umfassen könnte.
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Eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung wird jetzt unter Verweis auf 3 und 4 beschrieben.
Zur Kennzeichnung von Teilen, die diese Ausführungsform mit der ersten Ausführungsform gemeinsam
hat, werden gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Der
Antriebsstrang der zweiten Ausführungsform
ist ähnlich
wie der der ersten Ausführungsform,
außer
dass statt ein Antriebsmittel für
den Nebenantrieb als ein Zahnrad zwischen dem Ende der Kurbelwelle
und dem Schwungrad bereitzustellen, das Antriebsmittel in dieser
Ausführungsform
einen auf einer Umfangsoberfläche
des Schwungrads argeordneten Satz Zähne 23 umfasst. Die
Zähne 23 treiben
mittels einer Kette oder eines Zahnriemens 42 ein an einer
Nebenantriebswelle 36 angebrachtes angetriebenes Zahnrad 44 an.
Die Nebenantriebswelle 36 treibt ein Schiffsantriebssystem
(nicht gezeigt) des Amphibienfahrzeugs auf ähnliche Weise wie bezüglich der
ersten Ausführungsform
beschrieben an.
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Da
sich kein zusätzliches
Zahnrad zwischen dem Schwungrad und dem Ende der Kurbelwelle befindet,
muss kein Zwischengehäuse
zwischen dem Glockengehäuse 28 und
dem Motorgehäuse 14 bereitgestellt
werden. Folglich ist das Glockengehäuse 28 angepasst,
um die Kette oder den Riemen 42 und das angetriebene Zahnrad 44 aufzunehmen.
Das angetriebene Zahnrad 44 und die Nebenantriebswelle 36 sind
mittels Lagern 46, 48 drehbar im Glockengehäuse 28 gelagert.
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Auf
einer Stirnfläche
des Schwungrads ist ein Hohlrad 52 bereitgestellt, um auf
in Fachkreisen bekannter Weise in einen Startermotor einzugreifen.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsformen
sind Motor und Übertragungseinrichtung
so angepasst, dass sie in einer als Nord-/Süd-Ausrichtung bekannten Weise
im Fahrzeug eingebaut sind, was bedeutet, dass das Steuerende des
Motors im Fahrzeug nach vorne weist und sich die Übertragungseinrichtung
nach hinten erstreckt. In diesen Anordnungen weist die Nebenantriebswelle 36 in
Richtung der Übertragungseinrichtung, um
Antrieb an den Wasserstrahlantrieb 50 am Fahrzeugheck zu
liefern. Es ist jedoch zu beachten, dass Motor und Übertragungseinrichtung
so angepasst werden könnten, dass
sie in einer Süd-/Nord-Ausrichtung
eingebaut sind, wobei das Steuerende des Motors zum Heck des Fahrzeugs
weist und sich die Übertragungseinrichtung
nach vorne erstreckt. In diesem Fall muss die Nebenantriebswelle 36 bezüglich Motor
und Übertragungseinrichtung
in die entgegengesetzte Richtung weisen, das heißt, sie muss zum Motor weisen,
um einen Wasserstrahlantrieb 50 am Heck des Fahrzeugs anzutreiben.
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Die
Erfindung kann auch auf einen Antriebsstrang angewandt werden, bei
dem Motor und Übertragungseinrichtung
so angepasst sind, dass sie quer zur Längsrichtung der Fahrzeugachse
eingebaut werden. Dazu ist es im Allgemeinen erforderlich, den Antrieb
für den
Nebenantrieb in einem Winkel von 90 Grad zu übertragen, um einen Wasserstrahlantrieb am
Heck des Fahrzeugs anzutreiben. Dies kann auf verschiedene Weise
erreicht werden, eine besonders einfache und effiziente Möglichkeit
besteht jedoch darin, den Wasserstrahlantrieb über ein Kegelräderpaar
anzutreiben. Ein Beispiel einer solchen Anordnung ist in 5 gezeigt,
wobei Teile mit einer ähnlichen
Funktion, wie der unter Verweis auf 1 bis 4 beschriebenen,
die gleichen Bezugszeichen, aber um 100 erhöht erhalten.
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5 zeigt
das Schwungradende einer Kurbelwelle 112 eines quer angeordneten
Motors 111. An der Kurbelwelle sind ein Antriebszahnrad 118 für den Nebenantrieb
und ein Schwungrad 120 angebracht. In dieser Ausführungsform
hat das Schwungrad die Form eines Drehmomentwandlers, der, obwohl
nicht in 5 gezeigt, eine Eingangswelle
eines Automatikgetriebes 126 antreibt.
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Das
Antriebszahnrad 118 und das Schwungrad 120 sind
mit einem Adapter 119, der mit einem Satz Schrauben 119 an
der Kurbelwelle 112 befestigt ist, am Schwungradende der
Kurbelwelle angebracht. Der Adapter hat eine Keilwelle 119A,
auf der das Schwungrad 120 und das Antriebszahnrad 118 so
angebracht sind, dass sie sich mit der Kurbelwelle drehen.
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Zwischen
einem Glockengehäuse 128 der Übertragungseinrichtung
und einem Gehäuse 114 des
Motors ist ein Zwischengehäuse 130 bereitgestellt.
In dieser Ausführungsform
ist das Zwischengehäuse
in zwei Teilen 130A, 130B geformt, die durch eine
Reihe von Schrauben 131 miteinander verbunden sind. Das
Zwischengehäuse
und die Übertragungseinrichtung
sind mit einer weiteren Reihe von Schrauben 132 am Motorgehäuse angebracht.
Das Zwischengehäuse 130 schließt ein angetriebenes Zahnrad 134 ein,
das auf einer Zwischenwelle 136 angebracht ist. Die Zwischenwelle 136 und
das angetriebene Zahnrad 134 sind durch ein Lagerpaar 138, 140 drehbar
im Zwischengehäuse
gelagert. Das Antriebszahnrad 118 und das angetriebene
Zahnrad 134 sind mittels einer Kette oder eines Zahnriemens 142 miteinander
verbunden, um Antrieb zwischen den beiden zu übertragen.
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Ein
erstes Kegelrad 154 ist so auf der Zwischenwelle 136 angebracht,
dass es sich mit ihr dreht und ist so angeordnet, dass es in ein
zweites Kegelrad 156 eingreift. Das zweite Kegelrad ist
so angebracht, dass es sich mit einer Nebenantriebswelle 158 dreht,
die eine Achse hat, die im Allgemeinen in einem Winkel von 90 Grad
zur Achse der Zwischenwelle 136 verläuft. Die Nebenantriebswelle
ist durch Lager 160, 162 drehbar in einer Erweiterung
des Zwischengehäuses 130 gelagert
und trägt
eine Kupplung 164, die an einer weiteren Antriebswelle
angebracht werden kann, um einen Wasserstrahlantrieb am Heck des
Fahrzeugs anzutreiben.
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In
jeder der obigen Ausführungsformen
hat das Antriebsmittel Zähne,
um in eine Kette oder einen Zahnriemen einzugreifen, um Antrieb
an die Nebenantriebswelle zu übertragen.
Das Antriebsmittel könnte
jedoch auch die Form eines Zahnrads haben, das Antrieb über eines
oder mehrere weitere Zahnräder
an die Nebenantriebswelle überträgt. 6 bis 8,
zum Beispiel, zeigen Ausführungsformen
der Erfindung, in denen ein Kegelrad 218 am Schwungradende
der Kurbelwelle angebracht ist. In jeder der gezeigten Ausführungsformen
sind das Kegelrad 218 und das Schwungrad mittels eines
Adapters an der Kurbelwelle angebracht, der dem Adapter 119 in
der in 5 gezeigten Ausführungsform ähnlich ist.
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In
der in 6 gezeigten Ausführungsform greift das Kegelrad 218 in
ein zweites Kegelrad 219 ein, das so angebracht ist, dass
es sich mit einer Nebenantriebswelle 236 dreht, die die
Schiffsantriebseinheit 250 am Heck des Fahrzeugs direkt
antreibt. Die Nebenantriebswelle 236 läuft in Lagern 238 und 260,
die in am Zwischengehäuse 230 angebrachten Trägern 237 und 259 eingebaut
sind.
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Die
Ausführungsform
in 6 eignet sich besonders für eine Installation mit quer
angeordnetem Motor, wobei die Mittellinie der Schiffsantriebseinheit 250 mit
der Kurbelwellenachse auf einer Ebene liegt. Wenn die Schiffsantriebseinheit
jedoch oberhalb oder unterhalb der Kurbelwellenachse platziert ist,
muss die Höhe
der Abtriebswelle 236 angepasst werden. Es gibt eine Reihe
von Möglichkeiten,
dies zu erreichen, wie dem Fachmann klar sein wird. Beispielsweise
könnte
die Höhe
der Abtriebswelle durch eine zusätzliche
Kette, Riemen oder Zahnradantrieb verstellt werden. Eine bevorzugte
Anordnung zum Erreichen der Höhenänderung
ist jedoch in 7 gezeigt.
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In
dieser fünften
Ausführungsform
wird das Zwischengehäuse 230 gedreht,
um einen Nebenantrieb auf einem höheren Niveau bereitzustellen.
Eine Zwischenwelle 342, die durch innere und äußere Lager 238, 260 im
Gehäuse 230 gelagert
wird, hat ein Kegelrad 219, das in das Kegelrad 218 auf
der Kurbelwelle eingreift. Die Zwischenwelle 342 ist mittels eines
Doppelgelenks 333, das die Nebenantriebswelle 336 unter
dem erforderlichen Winkel, entsprechend dem Einbau der Schiffsantriebseinheit 350 antreibt,
mit einer Nebenantriebswelle 336 verbunden. Obwohl ein
Doppelgelenk die bevorzugte Form von Drehgelenk ist, kann jede geeignete
Art von Drehgelenk verwendet werden.
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Eine
letzte Ausführungsform
eines Nebenantriebs mit einem Antriebsmittel in Form eines Kegelrads
ist in 8 gezeigt. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere
für einen
Motor in Längs-
oder Reihenanordnung. Das Kegelrad 218 auf der Kurbelwelle
greift in ein zweites Kegelrad 219 auf einem ersten Ende
einer Zwischenwelle 442 ein. Ein drittes Kegelrad 434 ist
am anderen Ende der Zwischenwelle angebracht und greift in ein viertes
Kegelrad 435 ein, das auf einer Nebenantriebswelle 436 angebracht
ist. Die Nebenantriebswelle 442 ist mittels innerer und äußerer Lager 438, 460 drehbar
in Halterungen 437, 459 im Gehäuse 430 gelagert.
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Indem
gemäß der Erfindung
ein Antriebsmittel zum Antreiben einer Nebenantriebswelle am Schwungradende
der Kurbelwelle angebracht wird, kann ein Antriebsstrang mit einem
Sandwich-Nebenantrieb
bereitgestellt werden, bei dem die Gesamtlänge das Motors und der Übertragungseinrichtung auf
ein Minimum beschränkt
ist. Dies ist eine wichtige Überlegung
bei der Konstruktion eines Anphibienfahrzeugs, bei dem der Platz
zum Einbauen von Motor und Übertragungseinrichtung
stark eingeschränkt sein
kann. Die Anordnung sorgt außerdem
dafür, dass
der Nebenantrieb direkt von der Motorkurbelwelle angetrieben wird,
statt über
die Kupplung oder ein Schwungrad mit Flüssigkeitskupplung. Das bedeutet,
dass die volle Motorleistung mit minimalen Verlusten an den Nebenantrieb
geliefert werden kann. Die Anordnung ist außerdem einfacher als dem Stand
der Technik entsprechende Anordnungen, wodurch die Herstellungskosten
gesenkt und die Zuverlässigkeit
erhöht
werden.
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Die
Erfindung wurde zwar anhand von Ausführungsformen beschrieben, die
derzeit für
die praktischsten und bevorzugten gehalten werde, es ist jedoch
zu beachten, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Anordnungen
beschränkt
ist, sondern verschiedene Abänderungen
und gleichwertige Konstruktionen abdecken soll, die im Gebiet der
Erfindung gemäß den Definitionen
in Anspruch 1 bis 19 enthalten sind. Beispielsweise muss es sich
beim Schiffsantriebsmittel nicht um einen Wasserstrahlantrieb handeln,
sondern es könnte
ein beliebiger geeigneter Antrieb sein, beispielsweise ein Schiffschraubenpropeller.