JP2004175235A - 車両用開閉体の開閉制御システム - Google Patents
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Abstract
【課題】車両用開閉体の開閉制御システムにおいて、開閉体に荷重がかかった場合の開閉体への負荷を低減させること。
【解決手段】クランク機構１３と、クランク機構１３を作動可能なモータ１５と、モータ１５とクランク機構１３との間のトルク伝達を断続可能に接続するクラッチ機構１４と、ドア２の車両ボデー１に対する開閉度を検出するセンサ２８と、モータ１５への給電を制御すると共にセンサ２８の検出結果に基づいてクラッチ機構１４への給電を制御するＥＣＵ１２とを備える構成としたこと。
【選択図】 図１
【解決手段】クランク機構１３と、クランク機構１３を作動可能なモータ１５と、モータ１５とクランク機構１３との間のトルク伝達を断続可能に接続するクラッチ機構１４と、ドア２の車両ボデー１に対する開閉度を検出するセンサ２８と、モータ１５への給電を制御すると共にセンサ２８の検出結果に基づいてクラッチ機構１４への給電を制御するＥＣＵ１２とを備える構成としたこと。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の車両用開閉体を開閉させるための車両用開閉体の開閉制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の車両用開閉体（以下、開閉体と称す）の開閉制御システムとしては、後述の特許文献１に記載のものが公知となっている。このシステムは、開閉体を車両に対して開閉させるヒンジアームと、該ヒンジアームを作動可能なモータと、モータによって作動するケーブルとヒンジアーム側とを連結する連結装置とを備えている。そして、この連結装置は、連結装置に対してケーブルからの引っ張り力が入力されると、ヒンジアーム側との連結が切れる様な機構を備えている。つまり、このシステムでは、モータが開閉体を閉作動させている際に、例えば、人が開閉体に対して閉作動を中断させる様な荷重を加えたとしても、連結装置の連結が切れることによって、所定量以上の荷重が開閉体に負荷されない様になっている。
【０００３】
しかしながら、このシステムでは、一旦、連結装置におけるモータ側とヒンジアーム側との連結が切れると、再度連結するための作業があり、不便であるという不具合があった。
【０００４】
ここで、かかる連結装置を用いることなく、開閉体に所定量以上の負荷がかからないようにするために、例えば、後述の特許文献２に開示される様な、アクチュエータと開閉機構との間にクラッチ機構を配設する構成が考えられる。かかる構成では、クラッチ機構の係合力を可逆的に制御することにより、前述のシステムの様に連結を完全に断続させることなく（完全に係合若しくは断接させることなく）、トルク伝達のロスをさせながら（クラッチ機構を滑らせながら）連結させる様な構成とすることができる。その結果、連結装置の連結が外れた後に、再度連結させるための作業は不要となり、前述の様な不具合は解消しうる。しかし、このシステムにおいても、更に次の様な不具合が生じうる。例えば、開閉体の開閉機構が、開閉体の開閉度に基づいて開閉体の保持力を変化させる様に構成されている場合には、各保持力以上の荷重が加わった場合にのみクラッチ機構が滑ることとなる。換言すると、開閉体の開閉度によって、クラッチ機構を滑らせるのに必要な荷重の大きさが異なることとなる。従って、開閉体の保持力がより大きい様な開閉位置では、ある荷重が開閉体に加わっている場合であっても、その荷重が保持力以下の場合には、クラッチ機構が滑らないという不具合があった。つまり、その荷重が開閉体等に負荷され、開閉体等が損傷する恐れが高くなるという不具合があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平２−１１４０７１号公報
【０００６】
【特許文献２】特開２００１−２７７８５３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、車両用開閉体の開閉制御システムにおいて、開閉体に荷重がかかった場合の開閉体への負荷を低減させることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明にて講じた技術的手段は、車両用開閉体を車両に対して開閉させる開閉機構と、該開閉機構を作動可能なアクチュエータと、該アクチュエータと前記開閉機構との間のトルク伝達を断続可能に接続する電磁クラッチと、前記車両用開閉体の前記車両に対する開閉度を検出する開閉度検出手段と、前記アクチュエータへの給電を制御すると共に前記開閉度検出手段の検出結果に基づいて前記電磁クラッチへの給電を制御する制御手段とを備える構成としたことである。
【０００９】
この構成によれば、制御手段が車両用開閉体の開閉度によって、電磁クラッチへの給電を制御し、電磁クラッチの係合力を制御する構成となっている。従って、開閉機構が、車両用開閉体の開閉度に基づいて車両用開閉体の保持力を変化させる様な場合においても、電磁クラッチの係合力を制御することによって、電磁クラッチを滑らせるために必要な力（以下、必要力と称する）を、開閉度に依らずに一定とすることができる。つまり、開閉機構の車両用開閉体に対する保持力が大きい位置においては、電磁クラッチの係合力を弱くなる様に制御することによって、車両用開閉体の開閉度に依らずに、必要力を一定とすることができる。
【００１０】
好ましくは、前記開閉機構が、前記車両用開閉体が前記車両に対する中間位置より開位置方向若しくは閉位置方向に位置する場合に、より前記車両用開閉体を保持する保持力が増大する様に構成され、前記制御手段が、前記車両用開閉体が前記中間位置より開位置方向若しくは閉位置方向に位置する場合に、前記電磁クラッチへの給電量をより減少する様に制御すると良い。
【００１１】
この構成によれば、開閉機構は、車両用開閉体が中間位置より開位置、閉位置方向に位置する場合には。車両用開閉体の保持力が増大する。一般に、車両用開閉体は、開位置、閉位置から作動し始める際に、その作動をさせるためにより大きな操作力を必要とする。従って、本構成では、より大きな操作力を必要とする開位置や閉位置付近において、保持力が、より大きくなる様に構成されている。更に、本構成においては、車両用開閉体が中間位置より開位置、閉位置方向に位置する場合には、電磁クラッチの係合力が、より小さくなる様に制御される。従って、開位置、閉位置にある場合に、必要力が、より大きくならない様にすることができる。つまり、中間位置においての必要力と、開位置、閉位置においての必要力を略同一をすることができる。
【００１２】
なお、前記開閉機構が、前記車両用開閉体を開閉させるべくクランク軸の周りに回転駆動可能なクランクギアと、ガイド部材に沿って往復運動が可能なスライダーと、クランクピンを介して一端が前記クランクギアに枢支されると共に他端がスライダーピンを介して前記スライダーに枢支されるクランクアームと、前記スライダーと前記車両用開閉体とを連動させる開閉体作動部材とを備え、前記クランクピンと前記スライダーピンとを結ぶアーム線あるいは該アーム線の延長線に対する前記クランク軸芯からの垂線長が、前記中間位置において、前記開位置における開位置垂線長および前記閉位置における閉位置垂線長よりも長い中間位置垂線長を採る様に構成してあると良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明に係る車両用開閉体の開閉制御システム１０（以下、システム１０）は、図１に示す様に、例えば、車両ボデー１（車両）の後部のドア２（車両用開閉体）を閉位置（図１（イ）示）と開位置（図１（ロ）示）との間で動作させるものである。ドア２の動作は、システム１０を構成するドア開閉装置１１によってなされる。また、車両ボデー１の側部には、システム１０を構成するＥＣＵ１２（制御手段）が配設されている。ＥＣＵ１２は、ドア開閉装置１１の作動を制御するためのものである。
【００１４】
ドア開閉装置１１を図２に示す。図２に示した様に、ドア開閉装置１１は、一つのユニットとして構成されるものであり、クランク機構１３（開閉機構）、クラッチ機構１４（電磁クラッチ）、およびモータ１５（アクチュエータ）等から構成されている。そして、これらの部品は、ドア開閉装置１１の外殻構造をなすベース１６に取り付けられている。ベース１６は、アルミダイキャスト等で凹状空間を備える様に形成されており、各部品がその凹状空間内に配設されている。ベース１６は、ボルト等の取付具を用いて、車両ボデー１の後部の天井付近に取り付けられる。
【００１５】
図２に示す様に、モータ１５は、当該ドア開閉装置１１の端部に配設されている。モータ１５は、ＥＣＵ１２に電気的に接続されており、その駆動のための給電量がＥＣＵ１２によって制御される。また、モータ１５の出力軸には、ウォームギア１５ａ（図４示）が配設されており、モータ１５の駆動によって、ウォームギア１５ａが回転する。
【００１６】
図３および図４に示す様に、クラッチ機構１４は、金属製のハウジング２０に収容されている。クラッチ機構１４は、ホイルギア２１、アーマチュア２２、ロータ２３、電磁コイル体２４、回転シャフト２５等から構成されている。回転シャフト２５は、ベアリングを介してハウジング２０に相対回動可能に支持されている。ホイルギア２１は、スペーサを介して、回転シャフト２５に相対回転可能に支持され、かつ、ウォームギア１５ａと噛合う構成となっている。ロータ２３は、磁性体材料からなるディスク形状のものであり、回転シャフト２５に対して一体回転可能に固着されている。また、アーマチュア２２も、磁性体材料からなるディスク形状のものであり、スペーサを介して、回転シャフト２５に相対回転可能かつ軸方向（図３示上下方向）に移動可能に支持されている。また、回転シャフト２５のハウジング２０外の端部２５ａ（図３示下側の端部）には、出力ギア２６が、回転シャフト２５に対して一体回転可能に配設されている。
【００１７】
アーマチュア２２は、ホイルギア２１とロータ２３の間に配設されており、その表面２２ａ（図３示下側面）がホイルギア２１と、裏面２２ｂ（図３示上側面）がロータ２３の表面２３ａと、それぞれ対向する構成となっている。ホイルギア２１には、複数の突起２１ａが形成されており、アーマチュア２２の表面２２ａには、複数の孔部２２ｃが形成されている。そして、突起２１ａが孔部２２ｃに嵌合することにより、アーマチュア２２は、ホイルギア２１と一体的に回動する。
【００１８】
電磁コイル体２４は、回転シャフト２５の周りに配設されている。この電磁コイル体２４は、円形凹部２４ａが形成された磁性体材料からなるコア２４ｂと、ＥＣＵ１２に電気的に接続されるコイル２４ｃとから構成されている。コイル２４ｃへの給電量（電圧量）は、ＥＣＵ１２によって可変的に制御される。
【００１９】
ここで、クラッチ機構１４の作動を説明する。ＥＣＵ１２によって、コイル２４ｃへ給電がなされると、アーマチュア２２がロータ２３の方向（図３示上側方向）へ吸引される様な電磁力が発生する。その結果、アーマチュア２２がロータ２３の方向に向って軸方向に移動し、アーマチュア２２の裏面２２ｂとロータ２３の表面２３ａとが摩擦係合する。これにより、クラッチ機構１４が係合状態となり、ホイルギア２１の回転トルクが、出力ギア２６側に伝達される。一方、コイル２４ｃへの給電が絶たれると、アーマチュア２２がロータ２３の方向へ吸引される様な電磁力がなくなるので、アーマチュア２２とロータ２３との摩擦係合が解除される。その結果、クラッチ機構１４は、断接状態となる。つまり、クラッチ機構１４は、モータ１５とクランク機構１３との間のトルク伝達を断続可能に接続している。尚、前述の様に、コイル２４ｃへの給電量は、可変的に制御できるため、その給電量によっては、アーマチュア２２からロータ２３へのトルク伝達がロスしながら（クラッチ機構１４が滑りながら）、係合することも可能となっている。
【００２０】
尚、ロータ２３の外周縁には、環状の磁石２７が固定されている。この磁石２７には、複数組のＮ／Ｓ極が交互に着磁されている。また、図４に示す様に、ハウジング２０内には、磁石２７と対向する様にセンサ２８（開閉度検出手段）が配設されている。このセンサ２８は、ＥＣＵ１２に電気的に接続されており、内部にホール素子を備えている。そして、磁石２７によって形成される磁界の磁力方向の切替えを検出することにより、ロータ２３の回転方向および回転数を検出する。そして、このセンサ２８からの出力信号に基づいて、ＥＣＵ１２は、ドア２の車両ボデー１に対する開閉度を算出する構成となっている。
【００２１】
次に、図５および図６を基にして、クランク機構１３について説明する。尚、図５等は、図の複雑化を抑えるために、簡略化して示している。クランク機構１３は、クランクギア３０（クランクギア）、クランクアーム３１（クランクアーム）、スライダー３２（スライダー）、ドアアーム３３（開閉体作動部材）や、ガイド部材３４（ガイド部材）等を備えている。
【００２２】
クランクギア３０は、クランク軸３０ａ（クランク軸）の周りに回動可能にベース１６に配設されている。また、クランクギア３０には、クラッチ機構１４の出力ギア２６に噛合する中間ギア機構２７が噛合している。つまり、出力ギア２６からクランクギア３０の間には、減速機構が構成されている。
【００２３】
クランクアーム３１は、その一端がクランクピン３１ａ（クランクピン）を介してクランクギア３０に回動可能に枢支されている。また、他端が、スライダーピン３１ｂ（スライダーピン）を介して、スライダー３２に枢支されている。このクランクアーム３１の長さは、クランクギア３０の半径等に基づいて適宜設定され得る。例えば、クランクアーム３１を長くすると、クランクアーム３１自身の揺動角度が減少して、スライダー３１との相対角度が減少して、スライダー３１に対して駆動力を円滑に伝達できることとなる。一方、クランクアーム３１を短くすると、ドア開閉装置１１全体をコンパクトなものとすることができる。しかし、この場合は、クランクアーム３１の揺動角度が増大して、スライダー３１に対する駆動力の伝達効率が減少する。
【００２４】
スライダー３２は、ガイド部材３４を車両の前後方向（図５示左右方向）にスライドするものであり、２つのローラ部材３２ａ、３２ｂを備えている。一方、ガイド部材３４は、車両の前後方向（図５示左右方法）に延在するものであり、ガイド本体３４ａと、レール部材３４ｂを備えている。そして、スライダー３２のローラ部材３２ａ、３２ｂが、レール部材３４ｂ内を走ることにより、スライダー３２が、ガイド部材３４に案内される。
【００２５】
ドアアーム３３は、図５に示す様に、車両上側方向に緩やかに曲がった円弧形状を呈しており、その一端３３ａが、スライダー３２のローラ部材３２ｂの回転軸３２ｃに回動可能に支持されている。また、他端３３ｂは、ドア２に対して回動可能に連結している。なお、ドア２は、図１に示す様に、ヒンジ３にて、車両ボデー１に対して回動可能に支持されている。そして、ドアアーム３３の他端３３ｂがドア２と連結している部分は、ドア２の閉状態にて、ヒンジ３よりもやや車両下側に位置している。
【００２６】
ここで、上記説明したドア開閉装置１１の作動について説明する。図７には、ドア２が車両ボデー１に対して各位置における場合の、クランク機構１３の各作動状態を示している。図７（イ）は、閉位置にある場合、図７（ハ）は、開位置にある場合、図７（ロ）はそれらの中間位置にある場合を示している。なお、ここで中間位置とは、閉位置および開位置の間の任意の位置であって、閉位置までの距離と開位置までの距離が等しくなる様な、いわゆる閉位置と開位置の間の完全な中間の位置に限られない。
【００２７】
クラッチ機構１４が係合している状態において、図７（イ）に示す状態から、モータ１５が正方向に駆動した場合には、クランクギア３０は、クランク軸３０ａを中心として図７示反時計周り方向に回転する。その結果、クランクアーム３１によって、スライダー３２がガイド部材３４内をスライドする様に、図７示右方向に動かされる。そして、ドアアーム３３が他端３３ｂ部分でドア２を押し上げ、ドア２が車両ボデー１に対して開作動する。この作動中に、クランク機構１３は、図７（ロ）の状態を経由して図７（ハ）の状態となる。一方、図７（ハ）に示す状態から、モータ１５が逆方向に駆動した場合には、上記と逆の作動が起こり、ドア２が車両ボデー１に対して閉作動する。この作動中に、クランク機構１３は、図７（ロ）の状態を経由して図７（イ）の状態となる。
【００２８】
図７から明らかな様に、クランク機構１３は、上記の作動の際には、クランクピン３１ａとスライダーピン３１ｂとを結ぶアーム線３１ｃ（アーム線）或いはその延長線の位置および方向が変化する様に構成されている。その結果、クランク軸３０ａからアーム線３１ｃに降ろした垂線長ｄ（垂線長）が変化する様に、詳説すると、閉位置における垂線長ｄ１（閉位置垂線長）および開位置における垂線長ｄ３（開位置垂線長）と比較して、中間位置における垂線長ｄ２（中間位置垂線長）が、より長くなる様に構成されている。
【００２９】
次に、上記の構成による、ドア開閉装置１１のドア２の保持力（以下、保持力）への作用を説明する。ここで、保持力の大きさとは、次の様な大きさである。例えば、ドア２が開閉作動している場合に、ドア２に対して作動方向とは逆方向に力（以下、異常負荷力と称する）が与えられた場合（人が直接ドア２に力を付与したり、ドア２が物体と干渉することにより与えられた場合）には、ドア２からクランク機構１３、クラッチ機構１４を介してモータ１５側にそのトルクが伝達され得る。この場合、異常負荷力が所定量以上となった場合には、クラッチ機構１４のアーマチュア２２の裏面２２ｂとロータ２３の表面２３ａとの摩擦係合力に関わらず、アーマチュア２２とロータ２３との間で相対回転が起こり得る（クラッチ機構１４が滑り得る）。その結果、ドア２が、モータ１５の駆動とは独立して作動し得る状態となる。換言すると、異常負荷力が、この所定量より小さい場合には、ドア開閉装置１１はドア２を保持することができると言える。つまり、この所定量が保持力の大きさと言うことができる。
【００３０】
ここで、図７（イ）から図７（ハ）の各場合において、同じ異常負荷力がドア２に加えられた場合の、異常負荷力の伝達構成は以下の様になる。つまり図７（イ）、図７（ハ）の様に、クランク機構１３における垂線長ｄがより短い場合には、クランク軸３０ａへのモーメントアームがより短いものとなるため、図７（ロ）の場合と比較して、ドアアーム３３、スライダー３２側からクランクギア３０側へ伝達されるトルクは、より小さいものとなる。図８に、仮にクラッチ機構１４の係合力が一定であるとした場合における、ドア２の開閉度に対する保持力を大きさの関係を示す（図示ａ）。図８から明らかな様に、仮にクラッチ機構１４の係合力が一定である場合には、保持力の大きさは、中間位置Ｍよりも開位置Ｏ方向若しくは閉位置Ｃ方向に位置する場合に、より大きくなる様に構成されている。
【００３１】
次に、ドア２の開閉度に対する、ＥＣＵ１２がクラッチ機構１４のコイル２４ｃへ給電する給電量（電圧量）の関係を図９を基に説明する。図９に示す様に、本発明のシステム１０においては、ＥＣＵ１２は、ドア２が中間位置Ｍにおける場合よりも開位置Ｏ方向若しくは閉位置Ｃ方向に位置する場合に、給電量（電圧量）が、より小さくなる様に制御する構成となっている（図示ｅ）。つまり、ドア２の開閉度に基づいてコイル２４ｃへの給電量、ひいては、クラッチ機構１４の係合力を制御する構成となっている。従って、開位置Ｏ、閉位置Ｃ付近では、中間位置Ｍよりも、クラッチ機構１４の係合力が弱くなる様に制御されている。ここで、ドア２の開閉度は、前述した様に、センサ２８からの信号に基づいて、ＥＣＵ１２が算出するものである。尚、ＥＣＵ１２が給電することのできる最大給電量はｆにて示しており、ＥＣＵ１２は、最大給電量よりも小さな給電量の範囲にて制御を行う。従って、ＥＣＵ１２の最大給電量が経年等の理由により低下した場合であっても、ｅに示す給電量は確保することができる。また、本実施の形態では、ＥＣＵ１２は、給電量を図９示実線の様に階段状に制御しているが、図９示点線の様に滑らかに変化する様に制御するものであっても良い。
【００３２】
ここで、ＥＣＵ１２が給電量を制御することを考慮した場合の、本発明のドア開閉装置１１のドア２の保持力の大きさ（実際の保持力の大きさ）の関係を図８に示す（図示ｂ）。図８から明らかな様に、開位置Ｏ、閉位置Ｃ付近においても、クラッチ機構１４の係合力がより弱く制御されることによって、保持力の大きさは中間位置Ｍと略同一となっている。つまり、ドア２の開閉度に関わらず、保持力は略一定となっている。
【００３３】
以上の様に制御されることによって、本発明のシステム１０は、次の様な効果が得られる。例えば、ドア２が開位置付近のＸ１位置で作動している場合において、ドア２にＦ１の大きさの異常負荷力が加わった場合を想定する。例えば、ＥＣＵ１２が給電量を制御せずクラッチ機構１４の係合力が常に一定である場合（図示ａの場合）には、Ｆ１は保持力よりも小さいため、クラッチ機構１４は滑らず、異常負荷力がドア２およびクランク機構１３等に負荷されることとなる。一方、ＥＣＵ１２が給電量を制御する場合（図示ｂの場合）には、Ｆ１は保持力よりも大きいため、クラッチ機構１４が滑り得る。つまり、クラッチ機構１４の部分でトルクが逃げることができるため、ドア２等に負荷されないこととなる。その結果、ドア２およびクランク機構１３に異常負荷力が負荷されることによる損傷が起こり難いものとなっている。
【００３４】
尚、本実施の形態では、車両用開閉体として、車両ボデー１の後部を開閉するドア２（いわゆるバックドア）として説明したが、これに限られるものではない。例えば、自動的に作動するいわゆるスライドドアや、サンルーフ等であっても良い。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、開閉機構が、車両用開閉体の開閉度に基づいて車両用開閉体の保持力を変化させる様な場合においても、電磁クラッチの係合力を制御することによって、電磁クラッチを滑らせるために必要な力（以下、必要力と称する）を、開閉度に依らずに一定とすることができる。つまり、開閉機構の車両用開閉体に対する保持力が大きい位置においては、電磁クラッチの係合力を弱くなる様に制御することによって、車両用開閉体の開閉度に依らずに、必要力を一定とすることができる。
【００３６】
本発明によれば、従って、開位置、閉位置にある場合に、必要力が、より大きくならない様にすることができる。つまり、中間位置においての必要力と、開位置、閉位置においての必要力を略同一をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる車両用開閉体の開閉制御システムを車両に搭載した状況を示す説明図である。
【図２】本発明にかかる車両用開閉体の開閉制御システムの、開閉装置の斜視図である。
【図３】本発明にかかる車両用開閉体の開閉制御システムの、クラッチ機構の側方向断面図である。
【図４】図３の▲１▼−▲１▼断面図である。
【図５】本発明にかかる車両用開閉体の開閉制御システムの、開閉機構の側方断面図である。
【図６】本発明にかかる車両用開閉体の開閉制御システムの、開閉機構の平面断面図である。
【図７】本発明にかかる車両用開閉体の開閉制御システムの、開閉機構の作動を示す説明図である。
【図８】本発明にかかる車両用開閉体の開閉制御システムの、開閉装置が開閉体を保持する保持力を示した説明図である。
【図９】本発明にかかる車両用開閉体の開閉制御システムの、制御手段が電磁クラッチへ給電する給電量を示した説明図である。
【符号の説明】
１ 車両ボデー（車両）
２ ドア（車両用開閉体）
１０ 車両用開閉体の開閉制御システム
１２ ＥＣＵ（制御手段）
１３ クランク機構（開閉機構）
１４ クラッチ機構（電磁クラッチ）
１５ モータ（アクチュエータ）
２８ センサ（開閉度検出手段）
３０ クランクギア
３０ａ クランク軸
３１ クランクアーム
３１ａ クランクピン
３１ｂ スライダーピン
３１ｃ アーム線
３２ スライダー
３３ ドアアーム（開閉体作動部材）
３４ ガイド部材
ｄ 垂線長
ｄ１ 閉位置垂線長
ｄ２ 中間位置垂線長
ｄ３ 開位置垂線長
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の車両用開閉体を開閉させるための車両用開閉体の開閉制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の車両用開閉体（以下、開閉体と称す）の開閉制御システムとしては、後述の特許文献１に記載のものが公知となっている。このシステムは、開閉体を車両に対して開閉させるヒンジアームと、該ヒンジアームを作動可能なモータと、モータによって作動するケーブルとヒンジアーム側とを連結する連結装置とを備えている。そして、この連結装置は、連結装置に対してケーブルからの引っ張り力が入力されると、ヒンジアーム側との連結が切れる様な機構を備えている。つまり、このシステムでは、モータが開閉体を閉作動させている際に、例えば、人が開閉体に対して閉作動を中断させる様な荷重を加えたとしても、連結装置の連結が切れることによって、所定量以上の荷重が開閉体に負荷されない様になっている。
【０００３】
しかしながら、このシステムでは、一旦、連結装置におけるモータ側とヒンジアーム側との連結が切れると、再度連結するための作業があり、不便であるという不具合があった。
【０００４】
ここで、かかる連結装置を用いることなく、開閉体に所定量以上の負荷がかからないようにするために、例えば、後述の特許文献２に開示される様な、アクチュエータと開閉機構との間にクラッチ機構を配設する構成が考えられる。かかる構成では、クラッチ機構の係合力を可逆的に制御することにより、前述のシステムの様に連結を完全に断続させることなく（完全に係合若しくは断接させることなく）、トルク伝達のロスをさせながら（クラッチ機構を滑らせながら）連結させる様な構成とすることができる。その結果、連結装置の連結が外れた後に、再度連結させるための作業は不要となり、前述の様な不具合は解消しうる。しかし、このシステムにおいても、更に次の様な不具合が生じうる。例えば、開閉体の開閉機構が、開閉体の開閉度に基づいて開閉体の保持力を変化させる様に構成されている場合には、各保持力以上の荷重が加わった場合にのみクラッチ機構が滑ることとなる。換言すると、開閉体の開閉度によって、クラッチ機構を滑らせるのに必要な荷重の大きさが異なることとなる。従って、開閉体の保持力がより大きい様な開閉位置では、ある荷重が開閉体に加わっている場合であっても、その荷重が保持力以下の場合には、クラッチ機構が滑らないという不具合があった。つまり、その荷重が開閉体等に負荷され、開閉体等が損傷する恐れが高くなるという不具合があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平２−１１４０７１号公報
【０００６】
【特許文献２】特開２００１−２７７８５３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、車両用開閉体の開閉制御システムにおいて、開閉体に荷重がかかった場合の開閉体への負荷を低減させることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明にて講じた技術的手段は、車両用開閉体を車両に対して開閉させる開閉機構と、該開閉機構を作動可能なアクチュエータと、該アクチュエータと前記開閉機構との間のトルク伝達を断続可能に接続する電磁クラッチと、前記車両用開閉体の前記車両に対する開閉度を検出する開閉度検出手段と、前記アクチュエータへの給電を制御すると共に前記開閉度検出手段の検出結果に基づいて前記電磁クラッチへの給電を制御する制御手段とを備える構成としたことである。
【０００９】
この構成によれば、制御手段が車両用開閉体の開閉度によって、電磁クラッチへの給電を制御し、電磁クラッチの係合力を制御する構成となっている。従って、開閉機構が、車両用開閉体の開閉度に基づいて車両用開閉体の保持力を変化させる様な場合においても、電磁クラッチの係合力を制御することによって、電磁クラッチを滑らせるために必要な力（以下、必要力と称する）を、開閉度に依らずに一定とすることができる。つまり、開閉機構の車両用開閉体に対する保持力が大きい位置においては、電磁クラッチの係合力を弱くなる様に制御することによって、車両用開閉体の開閉度に依らずに、必要力を一定とすることができる。
【００１０】
好ましくは、前記開閉機構が、前記車両用開閉体が前記車両に対する中間位置より開位置方向若しくは閉位置方向に位置する場合に、より前記車両用開閉体を保持する保持力が増大する様に構成され、前記制御手段が、前記車両用開閉体が前記中間位置より開位置方向若しくは閉位置方向に位置する場合に、前記電磁クラッチへの給電量をより減少する様に制御すると良い。
【００１１】
この構成によれば、開閉機構は、車両用開閉体が中間位置より開位置、閉位置方向に位置する場合には。車両用開閉体の保持力が増大する。一般に、車両用開閉体は、開位置、閉位置から作動し始める際に、その作動をさせるためにより大きな操作力を必要とする。従って、本構成では、より大きな操作力を必要とする開位置や閉位置付近において、保持力が、より大きくなる様に構成されている。更に、本構成においては、車両用開閉体が中間位置より開位置、閉位置方向に位置する場合には、電磁クラッチの係合力が、より小さくなる様に制御される。従って、開位置、閉位置にある場合に、必要力が、より大きくならない様にすることができる。つまり、中間位置においての必要力と、開位置、閉位置においての必要力を略同一をすることができる。
【００１２】
なお、前記開閉機構が、前記車両用開閉体を開閉させるべくクランク軸の周りに回転駆動可能なクランクギアと、ガイド部材に沿って往復運動が可能なスライダーと、クランクピンを介して一端が前記クランクギアに枢支されると共に他端がスライダーピンを介して前記スライダーに枢支されるクランクアームと、前記スライダーと前記車両用開閉体とを連動させる開閉体作動部材とを備え、前記クランクピンと前記スライダーピンとを結ぶアーム線あるいは該アーム線の延長線に対する前記クランク軸芯からの垂線長が、前記中間位置において、前記開位置における開位置垂線長および前記閉位置における閉位置垂線長よりも長い中間位置垂線長を採る様に構成してあると良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明に係る車両用開閉体の開閉制御システム１０（以下、システム１０）は、図１に示す様に、例えば、車両ボデー１（車両）の後部のドア２（車両用開閉体）を閉位置（図１（イ）示）と開位置（図１（ロ）示）との間で動作させるものである。ドア２の動作は、システム１０を構成するドア開閉装置１１によってなされる。また、車両ボデー１の側部には、システム１０を構成するＥＣＵ１２（制御手段）が配設されている。ＥＣＵ１２は、ドア開閉装置１１の作動を制御するためのものである。
【００１４】
ドア開閉装置１１を図２に示す。図２に示した様に、ドア開閉装置１１は、一つのユニットとして構成されるものであり、クランク機構１３（開閉機構）、クラッチ機構１４（電磁クラッチ）、およびモータ１５（アクチュエータ）等から構成されている。そして、これらの部品は、ドア開閉装置１１の外殻構造をなすベース１６に取り付けられている。ベース１６は、アルミダイキャスト等で凹状空間を備える様に形成されており、各部品がその凹状空間内に配設されている。ベース１６は、ボルト等の取付具を用いて、車両ボデー１の後部の天井付近に取り付けられる。
【００１５】
図２に示す様に、モータ１５は、当該ドア開閉装置１１の端部に配設されている。モータ１５は、ＥＣＵ１２に電気的に接続されており、その駆動のための給電量がＥＣＵ１２によって制御される。また、モータ１５の出力軸には、ウォームギア１５ａ（図４示）が配設されており、モータ１５の駆動によって、ウォームギア１５ａが回転する。
【００１６】
図３および図４に示す様に、クラッチ機構１４は、金属製のハウジング２０に収容されている。クラッチ機構１４は、ホイルギア２１、アーマチュア２２、ロータ２３、電磁コイル体２４、回転シャフト２５等から構成されている。回転シャフト２５は、ベアリングを介してハウジング２０に相対回動可能に支持されている。ホイルギア２１は、スペーサを介して、回転シャフト２５に相対回転可能に支持され、かつ、ウォームギア１５ａと噛合う構成となっている。ロータ２３は、磁性体材料からなるディスク形状のものであり、回転シャフト２５に対して一体回転可能に固着されている。また、アーマチュア２２も、磁性体材料からなるディスク形状のものであり、スペーサを介して、回転シャフト２５に相対回転可能かつ軸方向（図３示上下方向）に移動可能に支持されている。また、回転シャフト２５のハウジング２０外の端部２５ａ（図３示下側の端部）には、出力ギア２６が、回転シャフト２５に対して一体回転可能に配設されている。
【００１７】
アーマチュア２２は、ホイルギア２１とロータ２３の間に配設されており、その表面２２ａ（図３示下側面）がホイルギア２１と、裏面２２ｂ（図３示上側面）がロータ２３の表面２３ａと、それぞれ対向する構成となっている。ホイルギア２１には、複数の突起２１ａが形成されており、アーマチュア２２の表面２２ａには、複数の孔部２２ｃが形成されている。そして、突起２１ａが孔部２２ｃに嵌合することにより、アーマチュア２２は、ホイルギア２１と一体的に回動する。
【００１８】
電磁コイル体２４は、回転シャフト２５の周りに配設されている。この電磁コイル体２４は、円形凹部２４ａが形成された磁性体材料からなるコア２４ｂと、ＥＣＵ１２に電気的に接続されるコイル２４ｃとから構成されている。コイル２４ｃへの給電量（電圧量）は、ＥＣＵ１２によって可変的に制御される。
【００１９】
ここで、クラッチ機構１４の作動を説明する。ＥＣＵ１２によって、コイル２４ｃへ給電がなされると、アーマチュア２２がロータ２３の方向（図３示上側方向）へ吸引される様な電磁力が発生する。その結果、アーマチュア２２がロータ２３の方向に向って軸方向に移動し、アーマチュア２２の裏面２２ｂとロータ２３の表面２３ａとが摩擦係合する。これにより、クラッチ機構１４が係合状態となり、ホイルギア２１の回転トルクが、出力ギア２６側に伝達される。一方、コイル２４ｃへの給電が絶たれると、アーマチュア２２がロータ２３の方向へ吸引される様な電磁力がなくなるので、アーマチュア２２とロータ２３との摩擦係合が解除される。その結果、クラッチ機構１４は、断接状態となる。つまり、クラッチ機構１４は、モータ１５とクランク機構１３との間のトルク伝達を断続可能に接続している。尚、前述の様に、コイル２４ｃへの給電量は、可変的に制御できるため、その給電量によっては、アーマチュア２２からロータ２３へのトルク伝達がロスしながら（クラッチ機構１４が滑りながら）、係合することも可能となっている。
【００２０】
尚、ロータ２３の外周縁には、環状の磁石２７が固定されている。この磁石２７には、複数組のＮ／Ｓ極が交互に着磁されている。また、図４に示す様に、ハウジング２０内には、磁石２７と対向する様にセンサ２８（開閉度検出手段）が配設されている。このセンサ２８は、ＥＣＵ１２に電気的に接続されており、内部にホール素子を備えている。そして、磁石２７によって形成される磁界の磁力方向の切替えを検出することにより、ロータ２３の回転方向および回転数を検出する。そして、このセンサ２８からの出力信号に基づいて、ＥＣＵ１２は、ドア２の車両ボデー１に対する開閉度を算出する構成となっている。
【００２１】
次に、図５および図６を基にして、クランク機構１３について説明する。尚、図５等は、図の複雑化を抑えるために、簡略化して示している。クランク機構１３は、クランクギア３０（クランクギア）、クランクアーム３１（クランクアーム）、スライダー３２（スライダー）、ドアアーム３３（開閉体作動部材）や、ガイド部材３４（ガイド部材）等を備えている。
【００２２】
クランクギア３０は、クランク軸３０ａ（クランク軸）の周りに回動可能にベース１６に配設されている。また、クランクギア３０には、クラッチ機構１４の出力ギア２６に噛合する中間ギア機構２７が噛合している。つまり、出力ギア２６からクランクギア３０の間には、減速機構が構成されている。
【００２３】
クランクアーム３１は、その一端がクランクピン３１ａ（クランクピン）を介してクランクギア３０に回動可能に枢支されている。また、他端が、スライダーピン３１ｂ（スライダーピン）を介して、スライダー３２に枢支されている。このクランクアーム３１の長さは、クランクギア３０の半径等に基づいて適宜設定され得る。例えば、クランクアーム３１を長くすると、クランクアーム３１自身の揺動角度が減少して、スライダー３１との相対角度が減少して、スライダー３１に対して駆動力を円滑に伝達できることとなる。一方、クランクアーム３１を短くすると、ドア開閉装置１１全体をコンパクトなものとすることができる。しかし、この場合は、クランクアーム３１の揺動角度が増大して、スライダー３１に対する駆動力の伝達効率が減少する。
【００２４】
スライダー３２は、ガイド部材３４を車両の前後方向（図５示左右方向）にスライドするものであり、２つのローラ部材３２ａ、３２ｂを備えている。一方、ガイド部材３４は、車両の前後方向（図５示左右方法）に延在するものであり、ガイド本体３４ａと、レール部材３４ｂを備えている。そして、スライダー３２のローラ部材３２ａ、３２ｂが、レール部材３４ｂ内を走ることにより、スライダー３２が、ガイド部材３４に案内される。
【００２５】
ドアアーム３３は、図５に示す様に、車両上側方向に緩やかに曲がった円弧形状を呈しており、その一端３３ａが、スライダー３２のローラ部材３２ｂの回転軸３２ｃに回動可能に支持されている。また、他端３３ｂは、ドア２に対して回動可能に連結している。なお、ドア２は、図１に示す様に、ヒンジ３にて、車両ボデー１に対して回動可能に支持されている。そして、ドアアーム３３の他端３３ｂがドア２と連結している部分は、ドア２の閉状態にて、ヒンジ３よりもやや車両下側に位置している。
【００２６】
ここで、上記説明したドア開閉装置１１の作動について説明する。図７には、ドア２が車両ボデー１に対して各位置における場合の、クランク機構１３の各作動状態を示している。図７（イ）は、閉位置にある場合、図７（ハ）は、開位置にある場合、図７（ロ）はそれらの中間位置にある場合を示している。なお、ここで中間位置とは、閉位置および開位置の間の任意の位置であって、閉位置までの距離と開位置までの距離が等しくなる様な、いわゆる閉位置と開位置の間の完全な中間の位置に限られない。
【００２７】
クラッチ機構１４が係合している状態において、図７（イ）に示す状態から、モータ１５が正方向に駆動した場合には、クランクギア３０は、クランク軸３０ａを中心として図７示反時計周り方向に回転する。その結果、クランクアーム３１によって、スライダー３２がガイド部材３４内をスライドする様に、図７示右方向に動かされる。そして、ドアアーム３３が他端３３ｂ部分でドア２を押し上げ、ドア２が車両ボデー１に対して開作動する。この作動中に、クランク機構１３は、図７（ロ）の状態を経由して図７（ハ）の状態となる。一方、図７（ハ）に示す状態から、モータ１５が逆方向に駆動した場合には、上記と逆の作動が起こり、ドア２が車両ボデー１に対して閉作動する。この作動中に、クランク機構１３は、図７（ロ）の状態を経由して図７（イ）の状態となる。
【００２８】
図７から明らかな様に、クランク機構１３は、上記の作動の際には、クランクピン３１ａとスライダーピン３１ｂとを結ぶアーム線３１ｃ（アーム線）或いはその延長線の位置および方向が変化する様に構成されている。その結果、クランク軸３０ａからアーム線３１ｃに降ろした垂線長ｄ（垂線長）が変化する様に、詳説すると、閉位置における垂線長ｄ１（閉位置垂線長）および開位置における垂線長ｄ３（開位置垂線長）と比較して、中間位置における垂線長ｄ２（中間位置垂線長）が、より長くなる様に構成されている。
【００２９】
次に、上記の構成による、ドア開閉装置１１のドア２の保持力（以下、保持力）への作用を説明する。ここで、保持力の大きさとは、次の様な大きさである。例えば、ドア２が開閉作動している場合に、ドア２に対して作動方向とは逆方向に力（以下、異常負荷力と称する）が与えられた場合（人が直接ドア２に力を付与したり、ドア２が物体と干渉することにより与えられた場合）には、ドア２からクランク機構１３、クラッチ機構１４を介してモータ１５側にそのトルクが伝達され得る。この場合、異常負荷力が所定量以上となった場合には、クラッチ機構１４のアーマチュア２２の裏面２２ｂとロータ２３の表面２３ａとの摩擦係合力に関わらず、アーマチュア２２とロータ２３との間で相対回転が起こり得る（クラッチ機構１４が滑り得る）。その結果、ドア２が、モータ１５の駆動とは独立して作動し得る状態となる。換言すると、異常負荷力が、この所定量より小さい場合には、ドア開閉装置１１はドア２を保持することができると言える。つまり、この所定量が保持力の大きさと言うことができる。
【００３０】
ここで、図７（イ）から図７（ハ）の各場合において、同じ異常負荷力がドア２に加えられた場合の、異常負荷力の伝達構成は以下の様になる。つまり図７（イ）、図７（ハ）の様に、クランク機構１３における垂線長ｄがより短い場合には、クランク軸３０ａへのモーメントアームがより短いものとなるため、図７（ロ）の場合と比較して、ドアアーム３３、スライダー３２側からクランクギア３０側へ伝達されるトルクは、より小さいものとなる。図８に、仮にクラッチ機構１４の係合力が一定であるとした場合における、ドア２の開閉度に対する保持力を大きさの関係を示す（図示ａ）。図８から明らかな様に、仮にクラッチ機構１４の係合力が一定である場合には、保持力の大きさは、中間位置Ｍよりも開位置Ｏ方向若しくは閉位置Ｃ方向に位置する場合に、より大きくなる様に構成されている。
【００３１】
次に、ドア２の開閉度に対する、ＥＣＵ１２がクラッチ機構１４のコイル２４ｃへ給電する給電量（電圧量）の関係を図９を基に説明する。図９に示す様に、本発明のシステム１０においては、ＥＣＵ１２は、ドア２が中間位置Ｍにおける場合よりも開位置Ｏ方向若しくは閉位置Ｃ方向に位置する場合に、給電量（電圧量）が、より小さくなる様に制御する構成となっている（図示ｅ）。つまり、ドア２の開閉度に基づいてコイル２４ｃへの給電量、ひいては、クラッチ機構１４の係合力を制御する構成となっている。従って、開位置Ｏ、閉位置Ｃ付近では、中間位置Ｍよりも、クラッチ機構１４の係合力が弱くなる様に制御されている。ここで、ドア２の開閉度は、前述した様に、センサ２８からの信号に基づいて、ＥＣＵ１２が算出するものである。尚、ＥＣＵ１２が給電することのできる最大給電量はｆにて示しており、ＥＣＵ１２は、最大給電量よりも小さな給電量の範囲にて制御を行う。従って、ＥＣＵ１２の最大給電量が経年等の理由により低下した場合であっても、ｅに示す給電量は確保することができる。また、本実施の形態では、ＥＣＵ１２は、給電量を図９示実線の様に階段状に制御しているが、図９示点線の様に滑らかに変化する様に制御するものであっても良い。
【００３２】
ここで、ＥＣＵ１２が給電量を制御することを考慮した場合の、本発明のドア開閉装置１１のドア２の保持力の大きさ（実際の保持力の大きさ）の関係を図８に示す（図示ｂ）。図８から明らかな様に、開位置Ｏ、閉位置Ｃ付近においても、クラッチ機構１４の係合力がより弱く制御されることによって、保持力の大きさは中間位置Ｍと略同一となっている。つまり、ドア２の開閉度に関わらず、保持力は略一定となっている。
【００３３】
以上の様に制御されることによって、本発明のシステム１０は、次の様な効果が得られる。例えば、ドア２が開位置付近のＸ１位置で作動している場合において、ドア２にＦ１の大きさの異常負荷力が加わった場合を想定する。例えば、ＥＣＵ１２が給電量を制御せずクラッチ機構１４の係合力が常に一定である場合（図示ａの場合）には、Ｆ１は保持力よりも小さいため、クラッチ機構１４は滑らず、異常負荷力がドア２およびクランク機構１３等に負荷されることとなる。一方、ＥＣＵ１２が給電量を制御する場合（図示ｂの場合）には、Ｆ１は保持力よりも大きいため、クラッチ機構１４が滑り得る。つまり、クラッチ機構１４の部分でトルクが逃げることができるため、ドア２等に負荷されないこととなる。その結果、ドア２およびクランク機構１３に異常負荷力が負荷されることによる損傷が起こり難いものとなっている。
【００３４】
尚、本実施の形態では、車両用開閉体として、車両ボデー１の後部を開閉するドア２（いわゆるバックドア）として説明したが、これに限られるものではない。例えば、自動的に作動するいわゆるスライドドアや、サンルーフ等であっても良い。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、開閉機構が、車両用開閉体の開閉度に基づいて車両用開閉体の保持力を変化させる様な場合においても、電磁クラッチの係合力を制御することによって、電磁クラッチを滑らせるために必要な力（以下、必要力と称する）を、開閉度に依らずに一定とすることができる。つまり、開閉機構の車両用開閉体に対する保持力が大きい位置においては、電磁クラッチの係合力を弱くなる様に制御することによって、車両用開閉体の開閉度に依らずに、必要力を一定とすることができる。
【００３６】
本発明によれば、従って、開位置、閉位置にある場合に、必要力が、より大きくならない様にすることができる。つまり、中間位置においての必要力と、開位置、閉位置においての必要力を略同一をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる車両用開閉体の開閉制御システムを車両に搭載した状況を示す説明図である。
【図２】本発明にかかる車両用開閉体の開閉制御システムの、開閉装置の斜視図である。
【図３】本発明にかかる車両用開閉体の開閉制御システムの、クラッチ機構の側方向断面図である。
【図４】図３の▲１▼−▲１▼断面図である。
【図５】本発明にかかる車両用開閉体の開閉制御システムの、開閉機構の側方断面図である。
【図６】本発明にかかる車両用開閉体の開閉制御システムの、開閉機構の平面断面図である。
【図７】本発明にかかる車両用開閉体の開閉制御システムの、開閉機構の作動を示す説明図である。
【図８】本発明にかかる車両用開閉体の開閉制御システムの、開閉装置が開閉体を保持する保持力を示した説明図である。
【図９】本発明にかかる車両用開閉体の開閉制御システムの、制御手段が電磁クラッチへ給電する給電量を示した説明図である。
【符号の説明】
１ 車両ボデー（車両）
２ ドア（車両用開閉体）
１０ 車両用開閉体の開閉制御システム
１２ ＥＣＵ（制御手段）
１３ クランク機構（開閉機構）
１４ クラッチ機構（電磁クラッチ）
１５ モータ（アクチュエータ）
２８ センサ（開閉度検出手段）
３０ クランクギア
３０ａ クランク軸
３１ クランクアーム
３１ａ クランクピン
３１ｂ スライダーピン
３１ｃ アーム線
３２ スライダー
３３ ドアアーム（開閉体作動部材）
３４ ガイド部材
ｄ 垂線長
ｄ１ 閉位置垂線長
ｄ２ 中間位置垂線長
ｄ３ 開位置垂線長
Claims (3)
- 車両用開閉体を車両に対して開閉させる開閉機構と、
該開閉機構を作動可能なアクチュエータと、
該アクチュエータと前記開閉機構との間のトルク伝達を断続可能に接続する電磁クラッチと、
前記車両用開閉体の前記車両に対する開閉度を検出する開閉度検出手段と、
前記アクチュエータへの給電を制御すると共に前記開閉度検出手段の検出結果に基づいて前記電磁クラッチへの給電を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする車両用開閉体の開閉制御システム。 - 前記開閉機構が、前記車両用開閉体が前記車両に対する中間位置より開位置方向若しくは閉位置方向に位置する場合に、より前記車両用開閉体を保持する保持力が増大する様に構成され、
前記制御手段が、前記車両用開閉体が前記中間位置より開位置方向若しくは閉位置方向に位置する場合に、前記電磁クラッチへの給電量をより減少する様に制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用開閉体の開閉制御システム。 - 前記開閉機構が、
前記車両用開閉体を開閉させるべくクランク軸の周りに回転駆動可能なクランクギアと、ガイド部材に沿って往復運動が可能なスライダーと、クランクピンを介して一端が前記クランクギアに枢支されると共に他端がスライダーピンを介して前記スライダーに枢支されるクランクアームと、前記スライダーと前記車両用開閉体とを連動させる開閉体作動部材とを備え、
前記クランクピンと前記スライダーピンとを結ぶアーム線あるいは該アーム線の延長線に対する前記クランク軸芯からの垂線長が、前記中間位置において、前記開位置における開位置垂線長および前記閉位置における閉位置垂線長よりも長い中間位置垂線長を採る様に構成してある
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用開閉体の開閉制御システム。
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