JP2005112280A - パワーステアリング装置 - Google Patents

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哲司 林
Tsunefumi Arita
恒文 有田
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    • Y10T137/2579Flow rate responsive

Abstract

【課題】 フローコントロールバルブのバルブスティックに対するフェイルセーフ機能を持つパワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】 ポンプ1から吐出される作動流体をパワーステアリング出力部8に導く供給通路2と、この供給通路2の途中に介装される可変絞り弁3と、この可変絞り弁3の前後差圧に応じて供給通路2の作動流体をポンプ吸込み側に戻す流量調整弁4とを備え、ポンプ1の停止時に流量調整弁4と可変絞り弁3がともに全閉するパワーステアリング装置において、供給通路2に対して可変絞り弁3の上流側と下流側を結ぶ絞り通路51を備え、この絞り通路51を流れる作動流体が可変絞り弁3を迂回してパワーステアリング出力部8へと向かう構成とした。
【選択図】 図1

Description

本発明は、流体圧によって車輪の操舵力をアシストするパワーステアリング装置の改良に関するものである。
従来、この種のパワーステアリング装置の流体圧源として、図4、図5に示すものがある(特許文献1参照)。
図4において、パワーステアリング出力部8は、車両からの各種信号に応じて流体圧および流体の流れ方向を制御するパワーステアリングコントロールバルブ(図示せず)と、この制御された流体圧で作動し操舵力をアシストするパワーシリンダ(図示せず)等によって構成されている。
パワーステアリング装置の流体圧源は、図示しないエンジンによって駆動されるポンプ1と、ポンプ1から吐出される作動流体をパワーステアリング出力部8に供給する供給通路2と、この供給通路2の途中に介装される可変絞り弁3と、この可変絞り弁3の前後差圧に応じて作動流体の一部をポンプ吸込み側に戻す流量調整弁4と、可変絞り弁3を迂回して作動流体を導くバイパス通路5と、このバイパス通路5を開閉するソレノイドバルブ6と、可変絞り弁3より下流側に連通するリリーフバルブ7とを備える。
図5に示すように、フローコントロールバルブ9はそのケーシングとしてバルブボディ21とキャップ31を備え、この内部に流量調整弁4と可変絞り弁3とが収められる。バルブボディ21には、スプール11が摺動可能に挿入されるスプール孔26、ポンプ1の吐出側に連通するポンプポート22、ポンプ吸込み側に連通する戻りポート23、およびバイパス通路を構成するバイパスポート24,25等が形成される。キャップ31には、可変絞り弁3を構成する供給ポート34、供給通路を構成する下流側室32、およびバイパス通路を構成するバイパスポート33等が形成される。
流量調整弁4は、スプリング13に付勢されるスプール11を備え、このスプール11の外周にスプール孔26に摺接するランド部10が形成される。スプール11がスプリング13に抗して図面左方向に移動するとランド部10の先端が戻りポート23に面し、ポンプポート22と戻りポート23を連通し、スプール11の摺動位置に応じてポンプポート22から戻りポート23へと戻される作動流体の流量を調節するようになっている。スプール11の一端には可変絞り弁3の上流側に連通する上流側室20が画成される。スプール11の他端にはスプリング13が介装されたスプリング室27が画成され、このスプリング室27は通孔14を介して可変絞り弁3の下流側に連通している。こうして流量調整弁4は、スプール11の両端に可変絞り弁3の前後差圧が導かれ、スプール11は可変絞り弁3の前後差圧とスプリング13のバネ力が釣り合う位置へと移動する。
可変絞り弁3はスプール11の一端から突出するテーパロッド12と、このテーパロッド12が挿入される供給ポート34とを備え、テーパロッド12がスプール11とともに移動するのに伴って所定のストローク域にて供給ポート34の開口面積が次第に減少する。こうして流量調整弁4と可変絞り弁3は連携し、流量調整弁4の開度が増えるのにしたがって可変絞り弁3の開度が減るようになっている。
以上のように構成され、エンジンの停止時にポンプ1も停止し、フローコントロールバルブ9はスプリング13の付勢力によってスプール11がキャップ31の端面38に着座し、流量調整弁4が全閉するとともに、可変絞り弁3が全閉している。
エンジンの運転時にポンプ1が駆動され、上流側室20に導かれるポンプ1の吐出圧によってスプール11がキャップ31の端面38から離れると、まず可変絞り弁3が開弁する。可変絞り弁3が開弁すると、ポンプ1から吐出される作動流体が、ポンプポート22→上流側室20→可変絞り弁3→下流側室32→パワーステアリング出力部8の順に流れる。パワーステアリング出力部8はこの流体圧によって車輪の操舵力をアシストする。
パワーステアリング出力部8の負荷圧が下流側室32からスプリング室27に導かれているため、ポンプ1の回転数が上昇してポンプ1の吐出流量が増えるのに伴って可変絞り弁3の前後差圧が高まるのに伴い、スプール11はスプリング13に抗して次第に移動する。
ポンプ1が低速域で回転している状態では、流量調整弁4が閉弁しており、ポンプ1の回転数に比例した流量の作動流体がパワーステアリング出力部8に供給される。
ポンプ1の回転数が中速域に達すると、流量調整弁4が開弁し、上流側室20に流入する作動流体の一部がポンプ1の回転数増大に応じて戻りポート23に還流されるため、可変絞り弁3を介してパワーステアリング出力部8に供給される作動流体の流量は略一定に保たれる。
さらにポンプ1の回転数が増大すると、可変絞り弁3はテーパロッド12がスプール11とともに移動して供給ポート34の開口面積が次第に減少し、パワーステアリング出力部8に供給される作動流体の流量は次第に減少する。
ソレノイドバルブ6が開弁すると、ポンプ1から吐出する作動流体の一部が、上流側室20→バイパスポート24→ソレノイドバルブ6→バイパスポート25→下流側室32→パワーステアリング出力部8の順に流れる。このようにソレノイドバルブ6を開閉することにより、パワーステアリング出力部8に供給される流量が増減され、操舵アシスト力を調節できる。
PCT WO 03/023227 A1 特開平10−230860号公報
しかしながら、このような従来のフローコントロールバルブ9にあっては、ポンプ1の停止時に、フローコントロールバルブ9はスプリング13の付勢力によってスプール11がキャップ31の端面38に着座し、流量調整弁4が全閉しているとともに、可変絞り弁3が全閉する構造のため、スプール11がバルブボディ21やキャップ31に固着するバルブスティックが起きると、ポンプ1が作動しても作動流体がパワーステアリング出力部8に全く供給されず、操舵アシスト力が得られないばかりか、ポンプ1の負荷が過大になってしまうという問題点があった。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、フローコントロールバルブのバルブスティックに対するフェイルセーフ機能を持つパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
第1の発明は、ポンプから吐出される作動流体をパワーステアリング出力部に導く供給通路と、この供給通路の途中に介装される可変絞り弁と、この可変絞り弁の前後差圧に応じて供給通路の作動流体をポンプ吸込み側に戻す流量調整弁とを備え、ポンプの停止時に流量調整弁と可変絞り弁がともに全閉するパワーステアリング装置に適用する。
そして、パワーステアリング装置において、供給通路に対して可変絞り弁の上流側と下流側を結ぶ絞り通路を備え、この絞り通路を流れる作動流体が可変絞り弁を迂回してパワーステアリング出力部へと向かう構成としたことを特徴とするものとした。
第2の発明は、第1の発明において、供給通路に対して可変絞り弁と並列に接続されるバイパス通路と、このバイパス通路を開閉するソレノイドバルブとを備え、絞り通路を流れる作動流体が可変絞り弁およびソレノイドバルブを迂回してパワーステアリング出力部へと向かう構成としたことを特徴とするものとした。
第3の発明は、第1の発明において、供給通路に対して可変絞り弁と並列に接続されるバイパス通路と、このバイパス通路に介装されるソレノイドバルブとを備え、このソレノイドバルブは作動流体が流れるバルブ穴と、このバルブ穴を絞るシャフトとを有し、絞り通路をシャフトとバルブ穴の間に画成したことを特徴とするものとした。
第4の発明は、第1の発明において、供給通路に対して可変絞り弁と直列に接続されるバイパス通路と、このバイパス通路を開閉するソレノイドバルブとを備え、絞り通路を供給通路に対して可変絞り弁の上流側とソレノイドバルブの下流側に接続し、絞り通路を流れる作動流体が可変絞り弁およびソレノイドバルブを迂回してパワーステアリング出力部へと向かう構成としたことを特徴とするものとした。
本発明によると、パワーステアリング装置は、供給通路に対して可変絞り弁の上流側と下流側を結ぶ絞り通路を備えているため、ポンプの停止時にスプールがバルブボディやキャップに固着するバルブスティックが起きた場合にも、ポンプが作動するとポンプから吐出する作動流体が絞り通路を通ってパワーステアリング出力部に供給される。この結果、パワーステアリング出力部に操舵アシスト力が得られるとともに、ポンプの負荷が過大になることを回避し、フェイルセーフ機能を果たすことができる。
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示すように、パワーステアリング装置に設けられるフローコントロールバルブ9は、ポンプ1から吐出される作動流体をパワーステアリング出力部8に導く供給通路2と、この供給通路2の途中に介装される可変絞り弁3と、この可変絞り弁3の前後差圧に応じて供給通路2の作動流体をポンプ吸込み側に戻す流量調整弁4と、可変絞り弁3を迂回して作動流体を導くバイパス通路5と、このバイパス通路5を開閉するソレノイドバルブ6と、可変絞り弁3より下流側に連通するリリーフバルブ7とを備える。
フローコントロールバルブ9はそのケーシングとしてバルブボディ21とキャップ31とを備え、この内部に流量調整弁4と可変絞り弁3とが収められる。バルブボディ21には、スプール11が摺動可能に挿入されるスプール孔26、ポンプ1の吐出側に連通するポンプポート22、ポンプ吸込み側に連通する戻りポート23、およびバイパス通路5を構成するバイパスポート24,25等が形成される。キャップ31には、可変絞り弁3を構成する供給ポート34、供給通路2を構成する下流側室32、およびバイパス通路5を構成するバイパスポート33等が形成される。
流量調整弁4は、スプリング13に付勢されるスプール11を備え、このスプール11の外周にスプール孔26に摺接するランド部10が形成される。スプール11がスプリング13に抗して図面左方向に移動するとランド部10の先端が戻りポート23に面し、ポンプポート22と戻りポート23を連通し、スプール11の摺動位置に応じてポンプポート22から戻りポート23へと戻される作動流体の流量を調節するようになっている。スプール11の一端には可変絞り弁3の上流側に連通する上流側室20が画成される。スプール11の他端にはスプリング13が介装されたスプリング室27が画成され、このスプリング室27は通孔28を介して可変絞り弁3の下流側に連通している。こうして流量調整弁4は、スプール11の両端に可変絞り弁3の前後差圧が導かれ、スプール11は可変絞り弁3の前後差圧とスプリング13のバネ力が釣り合う位置へと移動する。
可変絞り弁3は供給通路2の途中に介装される供給ポート34と、この供給ポート34の開口面積を変えるテーパロッド12とを備え、このテーパロッド12はスプール11の一端から突出し、テーパロッド12がスプール11とともに移動するのに伴って所定のストローク域にて供給ポート34の開口面積が次第に減少する。こうして流量調整弁4と可変絞り弁3は連携し、流量調整弁4の開度が増えるのにしたがって可変絞り弁3の開度が減るようになっている。
ポンプ1の停止時に、フローコントロールバルブ9はスプリング13の付勢力によってスプール11がキャップ31の端面38に着座する。これにより、スプール11のランド部10によって戻りポート23が閉塞され、流量調整弁4が全閉するとともに、スプール11がキャップ31の端面38に着座して供給ポート34が閉塞され、可変絞り弁3が全閉する。
ソノイドバルブ6は、バルブボディ21に挿入して取り付けられる円筒状のハウジング61と、このハウジング61に摺動可能に収められるシャフト62を備える。ハウジング61にはポンプ1の吐出側に連通する上流室64と、パワーステアリング出力部8に連通する下流室67、上流室64と下流室67を連通するバルブ穴65と、シャフト62が摺動可能に挿入されるシャフト穴59とが形成される。シャフト62はコイル69に生じる電磁力によりスプリング68に抗して開弁方向(図1において上方向)に駆動される。
コイル69の非通電時にシャフト62がシャフト穴59に挿入されてバルブ穴65が全閉され、バイパス通路5が遮断される。これにより、ポンプ1から吐出される作動流体は、バイパス通路5を流れない。
コイル69が通電され、シャフト62がシャフト穴59を摺動してバルブ穴65を開くと、バイパス通路5が開通する。これにより、ポンプ1から吐出される作動流体は、上流室64、バルブ穴65、下流室67を通ってパワーステアリング出力部8へと流れる。
しかし、フローコントロールバルブ9は、ポンプ1の停止時に、流量調整弁4と可変絞り弁3とソレノイドバルブ6がそれぞれ全閉するため、スプール11がバルブボディ21やキャップ31に固着するバルブスティックが起きた場合、ポンプ1が作動しても作動流体がパワーステアリング出力部8に全く供給されず、操舵アシスト力が得られないばかりか、ポンプ1の負荷が過大になってしまう可能性がある。
なお、リリーフバルブ7は下流側室32の作動流体圧が所定値を超えて上昇すると開弁し、作動流体が下流側室32→通孔28→スプリング室27→リリーフバルブ7→戻りポート23の順に流れる構成のため、上記のようにスプール11がバルブボディ21やキャップ31に固着するバルブスティックが起きた場合、ポンプ1から吐出される作動流体を逃がすことはできない。
本発明はこれに対処してなされたものであり、フローコントロールバルブ9は供給通路2に対して可変絞り弁3の上流側と下流側を結ぶ絞り通路51を備え、スプール11がバルブボディ21やキャップ31に固着するバルブスティックが起きた場合にも、この絞り通路51を流れる作動流体が可変絞り弁3を迂回してパワーステアリング出力部8へと向かう構成とする。
本実施の形態では、絞り通路51は供給通路2に対してバイパス通路5と並列に接続される。絞り通路51はキャップ31に上流側室20と下流側室32を連通する通孔として形成される。
絞り通路51の開口面積は任意に設定され、ポンプ1の作動時に絞り通路51を通過する作動流体の流量と可変絞り弁3を通過する作動流体の流量の和がパワーステアリング出力部8に必要な所定値になるようにする。
以上のように構成され、フローコントロールバルブ9はエンジン10の停止時にポンプ1も停止し、スプリング13の付勢力によってスプール11がキャップ31の端面38に着座し、流量調整弁4が全閉しているとともに、可変絞り弁3が全閉している。
エンジンの運転時にポンプ1が駆動され、ポンプ1から吐出される作動流体の一部がポンプポート22→上流側室20→絞り通路51→下流側室32→パワーステアリング出力部8の順に流れるとともに、上流側室20に導かれるポンプ1の吐出圧によってスプール11がキャップ31の端面38から離れると、可変絞り弁3が開弁して、ポンプ1から吐出される作動流体の残りが、ポンプポート22→上流側室20→可変絞り弁3→下流側室32→パワーステアリング出力部8の順に流れる。パワーステアリング出力部8はこの流体圧によって車輪の操舵力をアシストする。
パワーステアリング出力部8の負荷圧が下流側室32からスプリング室27に導かれているため、ポンプ1の回転数が上昇してポンプ1の吐出流量が増えるのに伴って可変絞り弁3の前後差圧が高まるのに伴い、スプール11はスプリング13に抗して次第に移動する。
ポンプ1が低速域で回転している状態では、流量調整弁4が閉弁しており、ポンプ1の回転数に比例した流量の作動流体がパワーステアリング出力部8に供給される。
ポンプ1の回転数が中速域に達すると、流量調整弁4が開弁し、上流側室20に流入する作動流体の一部がポンプ1の回転数増大に応じて戻りポート23に還流されるため、絞り通路51と可変絞り弁3を介してパワーステアリング出力部8に供給される作動流体の流量は略一定に保たれる。
さらにポンプ1の回転数が増大すると、可変絞り弁3はテーパロッド12がスプール11とともに移動して供給ポート34の開口面積が次第に減少し、パワーステアリング出力部8に供給される作動流体の流量は次第に減少する。
このフローコントロールバルブ9の作動時、絞り通路51を通過した作動流体と、可変絞り弁3を通過した作動流体が合流してパワーステアリング出力部8に供給されるため、前記図5に示す従来装置に比べて可変絞り弁3が調節する作動流体の流量は絞り通路51を通過する作動流体の流量だけ減少し、フローコントロールバルブ9によって調節される作動流体の流量の精度を高められ、パワーステアリング出力部8に供給される作動流体の流量を的確に調節することができる。
ソレノイドバルブ6が開弁すると、ポンプ1から吐出する作動流体の一部が、上流側室20→バイパスポート24→ソレノイドバルブ6→バイパスポート25→下流側室32→パワーステアリング出力部8の順に流れる。そしてソレノイドバルブ6の可変絞り部の開度を電機時に制御することにより、パワーステアリング出力部8に供給される流量が増減され、操舵アシスト力を調節できる。
そして本発明の要旨とするところであるが、フローコントロールバルブ9は、供給通路2に対して可変絞り弁3の上流側と下流側を結ぶ絞り通路51を備えているため、ポンプ1の停止時にスプール11がバルブボディ21やキャップ31に固着するバルブスティックが起きた場合にも、ポンプ1が作動するとポンプ1から吐出する作動流体が絞り通路51を通ってパワーステアリング出力部8に供給される。この結果、パワーステアリング出力部8に操舵アシスト力が得られるとともに、ポンプ1の負荷が過大になることを回避し、フェイルセーフ機能を果たすことができる。
次に図2に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
ソノイドバルブ6は、バルブボディ21に挿入して取り付けられる円筒状のハウジング61と、ハウジング61に摺動可能に挿入されるシャフト62を備える。ハウジング61にはポンプ1の吐出側に連通する上流室64と、シャフト62との間で可変絞り部を画成するバルブ穴66と、パワーステアリング出力部8に連通する下流室67が形成される。ポンプ1から吐出される作動流体は、上流室64、バルブ穴66、下流室67を通ってパワーステアリング出力部8へと流れる。シャフト62はコイル69に生じる電磁力によりスプリング68に抗して開弁方向(図2において上方向)に駆動される。
円柱状のシャフト62はその先端に円錐状の弁体部63が形成され、この弁体部63がバルブ穴66に挿入される。シャフト2が図2において上方向に変位するのに伴って、弁体部63とバルブ穴66との間で画成される可変絞り部の開口面積が次第に大きくなる。
ソレノイドバルブ6はコア77がハウジング61の段部78に着座した状態で、弁体部63がバルブ穴66からわずかに離れてバイパス通路5を全閉しない構造とする。
フローコントロールバルブ9は供給通路2に対して可変絞り弁3の上流側と下流側を結ぶ絞り通路52を備える。
本実施の形態では、絞り通路52をシャフト62の弁体部63とバルブ穴66の間に画成される環状の間隙として形成される。
絞り通路52の開口面積は任意に設定され、ポンプ1の作動時に絞り通路52を通過する作動流体の流量と可変絞り弁3を通過する作動流体の流量の和がパワーステアリング出力部8に必要な所定値になるようにする。
本実施の形態では、絞り通路52は供給通路2に対して可変絞り弁3の上流側と下流側に接続し、スプール11がバルブボディ21やキャップ31に固着するバルブスティックが起きた場合にも、絞り通路52を流れる作動流体が可変絞り弁3を迂回してパワーステアリング出力部8に供給される。この結果、パワーステアリング出力部8に操舵アシスト力が得られるとともに、ポンプ1の負荷が過大になることを回避し、フェイルセーフ機能を果たすことができる。
絞り通路52をシャフト62とバルブ穴66の間に画成する構造のため、バルブボディ21等に絞り通路52を構成する通孔等を形成する必要がなく、製品のコストアップを避けられる。
次に図3に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
供給通路2に対して可変絞り弁3と直列に接続されるバイパス通路70と、このバイパス通路70を開閉するソレノイドバルブ6とを備える。
バルブボディ21にはバイパス通路70を構成するバイパスポート71,72等が形成される。
キャップ31には、可変絞り弁3を構成する供給ポート34、供給通路2を構成する下流側室32、出口室75およびバイパス通路70を構成するバイパスポート73等が形成される。
キャップ31には隔壁74が形成され、この隔壁74によつて可変絞り弁3より下流側の下流側室32とソレノイドバルブ6より下流側の出口室75が仕切られる。
フローコントロールバルブ9は供給通路2に対して可変絞り弁3の上流側と下流側を結ぶ絞り通路53を備える。
絞り通路53はバルブボディ21に上流側室20と出口室75を連通する通孔として形成される。
絞り通路53の開口面積は任意に設定され、ポンプ1の作動時に絞り通路53を通過する作動流体の流量と可変絞り弁3を通過する作動流体の流量の和がパワーステアリング出力部8に必要な所定値になるようにする。
本実施の形態では、絞り通路53は供給通路2に対して可変絞り弁3の上流側とソレノイドバルブ6の下流側に接続し、スプール11がバルブボディ21やキャップ31に固着するバルブスティックが起きた場合にも、絞り通路53を流れる作動流体が可変絞り弁3およびソレノイドバルブ6を迂回してパワーステアリング出力部8に供給される。この結果、パワーステアリング出力部8に操舵アシスト力が得られるとともに、ポンプ1の負荷が過大になることを回避し、フェイルセーフ機能を果たすことができる。
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
本発明のパワーステアリング装置は、流体圧によって車輪の操舵力をアシストするパワーステアリング装置に利用できる。
本発明の実施の形態を示すフローコントロールバルブの断面図。 他の実施の形態を示すフローコントロールバルブの断面図。 さらに他の実施の形態を示すフローコントロールバルブの断面図。 従来例を示すパワーステアリング装置の構成図。 同じくフローコントロールバルブの断面図。
符号の説明
1 ポンプ
2 供給通路
3 可変オリフィス
4 流量調整弁
5 バイパス通路
6 ソレノイドバルブ
7 リリーフバルブ
8 パワーステアリング出力部
9 フローコントロールバルブ
20 上流側室
32 下流側室
51 絞り通路
52 絞り通路
53 絞り通路
62 シャフト
66 バルブ穴
70 バイパス通路

Claims (4)

  1. ポンプから吐出される作動流体をパワーステアリング出力部に導く供給通路と、この供給通路の途中に介装される可変絞り弁と、この可変絞り弁の前後差圧に応じて供給通路の作動流体をポンプ吸込み側に戻す流量調整弁とを備え、ポンプの停止時に流量調整弁と可変絞り弁がともに全閉するパワーステアリング装置において、
    前記供給通路に対して前記可変絞り弁の上流側と下流側を結ぶ絞り通路を備え、この絞り通路を流れる作動流体が可変絞り弁を迂回して前記パワーステアリング出力部へと向かう構成としたことを特徴とするパワーステアリング装置。
  2. 前記供給通路に対して前記可変絞り弁と並列に接続されるバイパス通路と、このバイパス通路を開閉するソレノイドバルブとを備え、前記絞り通路を流れる作動流体が可変絞り弁およびソレノイドバルブを迂回して前記パワーステアリング出力部へと向かう構成としたことを特徴とする請求項1に記載のパワーステアリング装置。
  3. 前記供給通路に対して前記可変絞り弁と並列に接続されるバイパス通路と、このバイパス通路に介装されるソレノイドバルブとを備え、このソレノイドバルブは作動流体が流れるバルブ穴と、このバルブ穴を絞るシャフトとを有し、前記絞り通路をシャフトとバルブ穴の間に画成したことを特徴とする請求項1に記載のパワーステアリング装置。
  4. 前記供給通路に対して前記可変絞り弁と直列に接続されるバイパス通路と、このバイパス通路を開閉するソレノイドバルブとを備え、前記絞り通路を前記供給通路に対して可変絞り弁の上流側とソレノイドバルブの下流側に接続し、絞り通路を流れる作動流体が可変絞り弁およびソレノイドバルブを迂回して前記パワーステアリング出力部へと向かう構成としたことを特徴とする請求項1に記載のパワーステアリング装置。
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