JP3174236U - 歯車変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡素化されて小型化に適する歯車変速装置を提供する。
【解決手段】入力シャフト２０に取り付けられた第１と第２の駆動ギア２１、２２と、伝動シャフト４０に取り付けられていると共に、第１と第２の駆動ギア２１、２２とそれぞれ噛み合う第１と第２の従動ギア４１、４２と、第１の従動ギア４１と伝動シャフト４０との間に介在する単式スラスト軸受６０と第２の従動ギア４２を伝動シャフト４０に係止し且つ解除できる同期手段５０とを備える。さらに、第２の駆動ギア２２のピッチ円直径が第１の駆動ギア２１のピッチ円直径より大きく、且つ第２の従動ギア４２のピッチ円直径が第１の従動ギア４１より小さくなるように形成して歯車変速装置とする。
【選択図】図２

Description

本考案は歯車変速装置に関し、特に、構成が簡素化されて小型化に適する歯車変速装置に関する。

従来の歯車変速装置は、例えば図１に示されているように、ハウジング１内に操作シャフト２と、トランスミッションシャフト３と、クラッチフォーク案内シャフト４と、入力シャフト５と、連動シャフト６と、従動シャフト７と、出力シャフト８とを備え、操作シャフト２を操作することによって、トランスミッションシャフト３に取り付けられたトランスミッションハブ３０１を介してクラッチフォーク案内シャフト４に取り付けられたクラッチフォーク４０１を移動させ、クラッチフォーク４０１の移動で入力シャフト５に取り付けられたクラッチスリーブ５０１を制御し、クラッチスリーブ５０１の左右に取り付けられた駆動ギアのどちらが入力シャフト５による駆動力を従動シャフト７及び出力シャフト８に伝動するのかを決定する構成になっている。

上記従来の歯車変速装置において、ハウジング１内に操作シャフト２と、トランスミッションシャフト３と、クラッチフォーク案内シャフト４と、入力シャフト５と、連動シャフト６と、従動シャフト７と、出力シャフト８との合計７本のシャフトを有するので、構造が複雑である上、占めるスペースも大きいので、小型化することが難しい。
本考案は、構成が簡素化されて小型化に適する歯車変速装置の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本考案は、ハウジングと、棒状体であって、該棒状体の中心軸が回転軸として回転可能に前記ハウジングに取り付けられている入力シャフトと、前記入力シャフトと共に回転することができるように前記入力シャフトに取り付けられている第１の駆動ギアと、ピッチ円直径が第１の駆動ギアのピッチ円直径より大きいものであって、前記入力シャフトと共に回転することができるように前記入力シャフトに取り付けられている第２の駆動ギアと、棒状体であって、該棒状体の中心軸を回転軸として回転可能に前記ハウジングに取り付けられている伝動シャフトと、前記第１の駆動ギアと噛み合いながら、単式スラスト軸受を介して前記伝動シャフトに貫挿されている第１の従動ギアと、ピッチ円直径が前記第１の従動ギアより小さいものであって、前記第２の駆動ギアと噛み合いながら、回転可能に前記伝動シャフトに貫挿されている第２の従動ギアと、前記第２の従動ギアを係合すると前記第２の従動ギアを前記伝動シャフトと同期的に回転させることができるように構成されている同期手段と、棒状体であって、該棒状体の中心軸を回転軸とし、且つ前記伝動シャフトの回転に応じて回転することができるように前記ハウジングに取り付けられている出力シャフトとを備えており、また、前記単式スラスト軸受は、前記第１の従動ギアが前記伝動シャフトを駆動することが可能になる一方、前記伝動シャフトが前記第１の従動ギアを駆動することが不可能になるように構成されたものであり、前記同期手段は、前記第２の従動ギアを係止すると、前記入力シャフトが前記第２の駆動ギアと前記第２の従動ギアと前記伝動シャフトとを介して前記出力シャフトを駆動し、前記第２の従動ギアに対する係止が解除されると、前記入力シャフトが前記第１の駆動ギアと前記第１の従動ギアと前記伝動シャフトとを介して前記出力シャフトを駆動することができるように構成されたものであり、且つ、前記入力シャフトの回転を前記出力シャフトに伝えると共に、前記出力シャフトの前記入力シャフトに対する回転速度の比を、前記第１の駆動ギアと前記第１の従動ギアとの連動関係と、前記第２の駆動ギアと前記第２の従動ギアとの連動関係に応じて変えることができるように構成されたことを特徴とする歯車変速装置を提供する。

上記歯車変速装置において、前記同期手段は、前記伝動シャフトに摺動はきるが回転はできないように取り付けられている摺動ハブと、前記伝動シャフトにより回転自在に貫挿され、且つ、前記第２の従動ギアと共に回転することができるように、前記第２の従動ギアの前記摺動ハブに向かう側に固定されているトランスミッションギアと、前記伝動シャフトに貫挿され、且つ、前記摺動ハブの前記第２の従動ギアに向かう側に固定されている係止リングと、前記摺動ハブに取り付けられているスリーブとを備え、且つ、前記摺動ハブが前記トランスミッションギア側へ動かされると、前記係止リングと前記トランスミッションギアとの係合により、前記第２の従動ギアを係止して前記第２の従動ギアを前記伝動シャフトと同期的に回転させることができるように構成されていることが好ましい。

上記歯車変速装置において、前記トランスミッションギアと前記係止リングとの係合は、前記トランスミッションギアに形成された第１の係合面と前記係止リングに形成された第２の係合面との摩擦係合により成されることが好ましい。

上記歯車変速装置において、前記第１の係合面は、前記伝動シャフトの中心軸を軸心とし、且つ、前記第２の従動ギア側の外径が前記摺動ハブ側の外径より長くなるテーパー面に形成されており、前記第２の係合面は、前記第１の係合面の形状に対応して、該第１の係合面と同軸に形成され、且つ、前記第２の従動ギア側の内径が前記摺動ハブ側の内径より長く形成されており、前記係止リングが前記トランスミッションギアに接近して前記第１の係合面と前記第２の係合面とが接触して摩擦係合すると、前記第２の従動ギアを前記伝動シャフトと同期的に回転させることが好ましい。

上記歯車変速装置において、モーターと、前記モーターにより駆動される作動アームとを有する制御手段を更に備え、且つ、前記作動アームが駆動されて前記スリーブ及び前記摺動ハブを前記伝動シャフトに沿って押し動かす上、前記係止リングの前記第２の係合面を前記トランスミッションギアの前記第１の係合面との接触関係を制御することができるように配置構成されていることが好ましい。

上記歯車変速装置において、前記制御手段は、前記モーターにより駆動される作動軸と、前記作動軸に取り付けられ、前記作動軸の回転に応じて揺動する揺動アームとを更に有しており、前記作動アームは、前記入力シャフトに摺動自在に取り付けられていると共に、前記揺動アームにより押し動かされて前記入力シャフトに沿って摺動して前記摺動ハブを押し動かすことができるように配置構成されていることが好ましい。

上記構成により、本考案の歯車変速装置はハウジング内に入力シャフトと伝動シャフトと出力シャフトとの合計３本だけのシャフトが収容されているため、簡素化された構成になっているので、従来より小型化に適する歯車変速装置を提供することができる。

従来の歯車変速装置の構成例が示される断面図である 本考案の歯車変速装置におけるハウジング内の構成及び第１の駆動／従動ギアで出力シャフトを駆動する状態が示されている断面図である。 図２における駆動ギアと伝動ギアの周辺構成が示されている拡大断面図である。 本考案の歯車変速装置におけるハウジング内の構成及び第２の駆動／従動ギアで出力シャフトを駆動する状態が示されている断面図である。 制御手段及びハウジング内のギア構成関係が示されている説明図である。 制御手段から作動アームまでのギア構成関係が示されている説明図である。 制御手段から作動アームまでのギア構成関係が示されている説明図である。

以下は図面を参照しながら、本考案の好ましい実施形態について詳しく説明する。

図２〜図７では本考案の歯車変速装置の好ましい実施形態が示されている。図２は本考案の歯車変速装置において、ハウジング内の構成及び第１の駆動／従動ギアで出力シャフトを駆動する状態が示されている断面図であり、図３は駆動ギアと伝動ギアの周辺構成が示されている拡大断面図であり、図４は本考案の歯車変速装置において、ハウジング内の構成及び第２の駆動／従動ギアで出力シャフトを駆動する状態が示されている断面図であり、図５は制御手段及びハウジング内のギア構成関係が示されている説明図であり、図６及び図７は制御手段から作動アームまでのギア構成関係が示されている説明図である。

図２〜図４に示されているように、本考案の基本構成として、ハウジング１０と、それぞれ棒状体であって、それぞれの中心軸を回転軸として回転可能にハウジング１０に取り付けられている入力シャフト２０と、伝動シャフト４０と、出力シャフト３０との合計３本の回転軸を備えている。

この実施形態では、入力シャフト２０と、伝動シャフト４０と、出力シャフト３０とは互いに平行するように配置されている。

入力シャフト２０には、該入力シャフト２０と共に回転することができるように取り付けられている第１の駆動ギア２１及び第２の駆動ギア２２が固定されている。第２の駆動ギア２２は、ピッチ円直径が第１の駆動ギア２１のピッチ円直径より大きくなるように形成されている。

伝動シャフト４０には、第１の駆動ギア２１と連動するように噛み合いながら、単式スラスト軸受６０を介して伝動シャフト４０に貫挿されている第１の従動ギア４１と、第２の駆動ギア２２と連動するように噛み合いながら、回転可能に伝動シャフト４０に貫挿されている第２の従動ギア４２と、同期手段５０と、伝動シャフト４０と同調に回転できる伝動ギア４３とが取り付けられている。

第２の従動ギア４２は、ピッチ円直径が第１の従動ギア４１より小さくなるように形成されている。

出力シャフト３０には、伝動ギア４３と連動できるように噛み合いながら、出力シャフト３０と同調して回転できる出力ギア３１が固定されているので、伝動シャフト４０の回転に応じて該伝動シャフト４０と反対する方向に回転することができる。

同期手段５０は、第２の従動ギア４２を係合すると第２の従動ギア４３を伝動シャフト４０と同期的に回転させるように構成されたものであり、その詳しい構成については以下の通りである。

同期手段５０は、図２及び図３に示されているように、伝動シャフト４０に摺動可能且つ回転不可能に取り付けられている摺動ハブ５１と、伝動シャフト４０により回転自在に貫挿され、且つ、第２の従動ギア４２と共に回転することができるように、第２の従動ギア４２の摺動ハブ５１に向かう側に固定されているトランスミッションギア５２と、伝動シャフト４０に貫挿され、且つ、摺動ハブ５１の第２の従動ギア４２に向かう側に固定されている係止リング５３と、摺動ハブ５１に取り付けられているスリーブ５４とを備えている。

伝動シャフト４０の表面に該伝動シャフト４０の中心軸に沿って延伸する係止溝４０２が形成されている。摺動ハブ５１は、伝動シャフト４０により貫挿されている環状体であり、その内周面に該係止溝４０２に嵌めこむ係止歯５１１を有することにより、伝動シャフト４０に対してシャフトの延伸方向に沿って摺動可能であるが回転することはできないように、伝動シャフト４０に取り付けられている。また、摺動ハブ５１の外周面に、スリーブ５４に形成された固定フランジ５４１によって嵌め込まれ固定されている固定溝５１２が形成されている。

トランスミッションギア５２には第１の係合面５２１が形成されており、係止リング５３には第２の係合面５３１が形成されている。第１の係合面５２１は、伝動シャフト４０の中心軸を軸心とし、且つ、第２の従動ギア４２側の外径が摺動ハブ５１側の外径より長くなるテーパー面に形成されており、第２の係合面５３１は、第１の係合面５２１の形状に対応して、該第１の係合面５２１と同軸に形成され、且つ、第２の従動ギア４２側の内径が摺動ハブ５１側の内径より長く形成されており、係止リング５３がトランスミッションギア５２に接近して第１の係合面５２１と第２の係合面５３１とが接触して摩擦係合すると、係止リング５３、摺動ハブ５１及び伝動シャフト４０をトランスミッションギア５２及び第２の従動ギア４２と同調的に回転させることができる。

即ち、摺動ハブ５１がトランスミッションギア５２側へ動かされて、トランスミッションギア５２に形成された第１の係合面５２１と係止リング５３に形成された第２の係合面５３１とが摩擦係合すると、同期手段５０が第２の従動ギア４２を伝動シャフト４０に係止し、伝動シャフト４０は第２の従動ギア４２側と同期して第２の駆動ギア２２に応じて回転するようになる。

伝動シャフト４０と第１の従動ギア４１との間に介在している単式スラスト軸受６０は、第１の従動ギア４１が伝動シャフト４０を駆動することを可能にする一方、伝動シャフト４０が第１の従動ギア４１を駆動することを不可能にするように構成されている。即ち、単式スラスト軸受６０は、伝動シャフト４０の中心軸を回転軸とした第１の従動ギア４１の伝動シャフト４０に対する１方向への回転のみ係止するように構成されている。

入力シャフト２０及び第１の駆動ギア２１が所定の回転方向（例えば時計方向）に回転駆動すると、第１の駆動ギア２１の回転に応じて、第１の駆動ギア２１と噛み合う第１の従動ギア４１は前記所定の回転方向と反対する反対方向（例えば反時計方向）に回転する。単式スラスト軸受６０は、伝動シャフト４０の中心軸を回転軸とした第１の従動ギア４１の伝動シャフト４０に対する反対方向の回転を係止するので、第１の従動ギア４１が第１の駆動ギア２１に応じて反対方向に回転すると、伝動シャフト４０は単式スラスト軸受６０の係止によって、第１の従動ギア４１と同調的に反対方向に回転する。

一方、伝動シャフト４０の反対方向における回転速度が第１の従動ギア４１の第１の駆動ギア２１に応じる回転速度より速い場合、第１の従動ギア４１は伝動シャフト４０の中心軸を回転軸とした伝動シャフト４０に対する前記所定方向で回転するようになり、単式スラスト軸受６０は所定方向への回転を係止しないので、第１の従動ギア４１の回転と伝動シャフト４０の回転とが同調せず、つまり伝動シャフト４０が第２の従動ギア４２を駆動しない。

また、第２の駆動ギア２２のピッチ円直径が第１の駆動ギア２１のピッチ円直径より大きくなるように形成されており、第２の従動ギア４２のピッチ円直径が第１の従動ギア４１より小さくなるように形成されているので、第１、第２の駆動ギア２１、２２がそれぞれ同じ回転速度で第１、第２の従動ギア４１、４２を駆動すると、第２の従動ギア４２の回転速度は第１の従動ギア４１より速い。

従って、同期手段５０が第１の係合面５２１と第２の係合面５３１との摩擦係合を用いて、第２の従動ギア４２を伝動シャフト４０に係止すると、図４に示されるように、入力シャフト２０が第２の駆動ギア２２と第２の従動ギア４２と伝動シャフト４０とを介して前記出力シャフト３０を駆動する。

そして、同期手段５０における第２の係合面５３１が第１の係合面５２１から離れると、第２の従動ギア４２に対する係止が解除され、入力シャフト２０が第１の駆動ギア２１と第１の従動ギア４１と伝動シャフト４０とを介して出力シャフト３０を駆動する図２に示される状態に戻る。

上記構成は、入力シャフト２０の回転を出力シャフト３０に伝えると共に、出力シャフト３０の入力シャフト２０に対する回転速度の比を、第１の駆動ギア２１と第１の従動ギア４１との連動関係と、第２の駆動ギア２２と第２の従動ギア４２との連動関係に応じて変えることができる、即ち、第１の駆動ギア２１と第１の従動ギア４１との連動関係を用いて出力シャフト３０を駆動した際の出力シャフト３０の回転速度は、第２の駆動ギア２２と第２の従動ギア４２との連動関係を用いて出力シャフト３０を駆動した際の出力シャフト３０の回転速度より遅くなる。

また、図示されている構成では、入力シャフト２０と伝動シャフト４０と出力シャフト３０とは平行して並んでいるが、必要に応じて、各駆動／従動ギアの形状を変えることによって、各シャフトの配置方向を変えることも可能である。

続いて、図５〜図７を用いて、同期手段５０の作動を制御する手段について詳しく説明する。

本考案の歯車変速装置は、同期手段５０の作動を制御する制御手段７０を更に備えている。
制御手段７０は、モーター７１と、ハウジング１０に回転自在に取り付けられている作動軸７３と、作動軸７３の中心軸を回転軸として該作動軸７３と同調して回転できるように固定されていると共に、モーター７１により回転駆動される扇形ギア７２と、作動軸７３に固定され、作動軸７３の回転に応じて揺動する揺動アーム７３１と、揺動アーム７３１と連動し、且つ、スリーブ５４に凹設された作動溝５４２に嵌め込むことにより、揺動アーム７３１により押し動かされて摺動ハブ５１及び係止リング５３がトランスミッションギア５２に接近／離間するのを制御することができる作動アーム７５とを備えている。

この実施形態において、扇形ギア７２とモーター７１との間にギアが１つ介在しているが、このギアはモーター７１の設置位置に対応して増設されたものであり、扇形ギア７２がモーター７１により直接駆動される構成にすることも可能である。

モーター７１の駆動に応じて揺動する揺動アーム７３１は、図６及び図７に示されるように、伝動シャフト４０の延伸方向と平行に摺動できるフォーク状連動ブロック７４により挟まれており、フォーク状連動ブロック７４が揺動アーム７３１の左右揺動に応じて伝動シャフト４０の延伸方向と平行に左右摺動すると、出力シャフト２０に摺動可能に取り付けられている作動アーム７５（図２、図５参照）を押し動かすことができる。

図６に示されるように、フォーク状連動ブロック７４が揺動アーム７３１によって図中の左側に押し動かされると、フォーク状連動ブロック７４に応じて作動する作動アーム７５は、摺動ハブ５１に取り付けられているスリーブ５４及び摺動ハブ５１を伝動シャフト４０に沿ってトランスミッションギア５２へ押し動かし、係止リング５３の第２の係合面５３１をトランスミッションギア５２の第１の係合面と摩擦係合させ、第２の従動ギア４２を伝動シャフト４０に係止させる。そして、図７に示されるように、フォーク状連動ブロック７４が揺動アーム７３１によって図中の右側に押し動かされると、フォーク状連動ブロック７４に応じて作動する作動アーム７５は、摺動ハブ５１に取り付けられているスリーブ５４及び摺動ハブ５１を伝動シャフト４０に沿ってトランスミッションギア５２から離れるように押し動かし、係止リング５３の第２の係合面５３１をトランスミッションギア５２の第１の係合面から離間させて摩擦係合を解除し、第２の従動ギア４２を伝動シャフト４０から解放する。

上記構成により、本考案はハウジング内に入力シャフトと伝動シャフトと出力シャフトとの合計３本だけのシャフトが収容されていることにより、簡素化および小型化に適する構成を持つ歯車変速装置を提供することができ、例えば変速機構を小型化することが必要となる各種の車両や駆動設備に用いることが可能である。

１０ ハウジング
２０ 入力シャフト
２１ 第１の駆動ギア
２２ 第２の駆動ギア
３０ 出力シャフト
３１ 出力ギア
４０ 伝動シャフト
４０２ 係止溝
４１ 第１の従動ギア
４２ 第２の従動ギア
４３ 伝動ギア
５０ 同期手段
５１ 摺動ハブ
５１１ 係止歯
５１２ 固定溝
５２ トランスミッションギア
５２１ 第１の係合面
５３ 係止リング
５３１ 第２の係合面
５４ スリーブ
５４１ 固定フランジ
５４２ 作動溝
６０ 単式スラスト軸受
７０ 制御手段
７１ モーター
７２ 扇形ギア
７３ 作動軸
７３１ 揺動アーム
７４ フォーク状連動ブロック
７５ 作動アーム

Claims (6)

1. ハウジングと、
   棒状体であって、該棒状体の中心軸が回転軸として回転可能に前記ハウジングに取り付けられている入力シャフトと、
   前記入力シャフトと共に回転することができるように前記入力シャフトに取り付けられている第１の駆動ギアと、
   ピッチ円直径が第１の駆動ギアのピッチ円直径より大きいものであって、前記入力シャフトと共に回転することができるように前記入力シャフトに取り付けられている第２の駆動ギアと、
   棒状体であって、該棒状体の中心軸が回転軸として回転可能に前記ハウジングに取り付けられている伝動シャフトと、
   前記第１の駆動ギアと噛み合いながら、単式スラスト軸受を介して前記伝動シャフトに貫挿されている第１の従動ギアと、
   ピッチ円直径が前記第１の従動ギアより小さいものであって、前記第２の駆動ギアと噛み合いながら、回転可能に前記伝動シャフトに貫挿されている第２の従動ギアと、
   前記第２の従動ギアを係合すると前記第２の従動ギアを前記伝動シャフトと同期的に回転させることができるように構成されている同期手段と、
   棒状体であって、該棒状体の中心軸が回転軸とし、且つ前記伝動シャフトの回転に応じて回転することができるように前記ハウジングに取り付けられている出力シャフトとを備えており、
   また、前記単式スラスト軸受は、前記第１の従動ギアが前記伝動シャフトを駆動することが可能になる一方、前記伝動シャフトが前記第１の従動ギアを駆動することが不可能になるように構成されたものであり、
   前記同期手段は、前記第２の従動ギアを係止すると、前記入力シャフトが前記第２の駆動ギアと前記第２の従動ギアと前記伝動シャフトとを介して前記出力シャフトを駆動し、前記第２の従動ギアに対する係止が解除されると、前記入力シャフトが前記第１の駆動ギアと前記第１の従動ギアと前記伝動シャフトとを介して前記出力シャフトを駆動することができるように構成されたものであり、
   且つ、前記入力シャフトの回転を前記出力シャフトに伝えると共に、前記出力シャフトの前記入力シャフトに対する回転速度の比を、前記第１の駆動ギアと前記第１の従動ギアとの連動関係と、前記第２の駆動ギアと前記第２の従動ギアとの連動関係に応じて変えることができるように構成されたことを特徴とする歯車変速装置。
2. 前記同期手段は、
   前記伝動シャフトに対して摺動できるが回転はできないように前記伝動シャフトに取り付けられている摺動ハブと、
   前記伝動シャフトにより回転自在に貫挿され、且つ、前記第２の従動ギアと共に回転することができるように、前記第２の従動ギアの前記摺動ハブに向かう側に固定されているトランスミッションギアと、
   前記伝動シャフトに貫挿され、且つ、前記摺動ハブの前記第２の従動ギアに向かう側に固定されている係止リングと、
   前記摺動ハブに取り付けられているスリーブとを備え、
   且つ、前記摺動ハブが前記トランスミッションギア側へ動かされると、前記係止リングと前記トランスミッションギアとの係合により、前記第２の従動ギアを係止して前記第２の従動ギアを前記伝動シャフトと同期的に回転させることができるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の歯車変速装置。
3. 前記トランスミッションギアと前記係止リングとの係合は、前記トランスミッションギアに形成された第１の係合面と前記係止リングに形成された第２の係合面との摩擦係合により成されるように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の歯車変速装置。
4. 前記第１の係合面は、前記伝動シャフトの中心軸を軸心とし、且つ、前記第２の従動ギア側の外径が前記摺動ハブ側の外径より長くなるテーパー面に形成されており、
   前記第２の係合面は、前記第１の係合面の形状に対応して、該第１の係合面と同軸に形成され、且つ、前記第２の従動ギア側の内径が前記摺動ハブ側の内径より長く形成されており
   前記係止リングが前記トランスミッションギアに接近して前記第１の係合面と前記第２の係合面とが接触して摩擦係合すると、前記第２の従動ギアを前記伝動シャフトと同期的に回転させることができることを特徴とする請求項３に記載の歯車変速装置。
5. モーターと、
   前記モーターにより駆動される作動アームとを有する制御手段を更に備え、
   且つ、前記作動アームが駆動されて前記スリーブ及び前記摺動ハブを前記伝動シャフトに沿って押し動かす上、前記係止リングの前記第２の係合面と前記トランスミッションギアの前記第１の係合面との接触関係を制御することができるように配置構成されていることを特徴とする請求項４に記載の歯車変速装置。
6. 前記制御手段は、
   前記モーターにより駆動される作動軸と、
   前記作動軸に取り付けられ、前記作動軸の回転に応じて揺動する揺動アームと、を更に有しており
   前記作動アームは、前記入力シャフトに摺動自在に取り付けられていると共に、前記揺動アームにより押し動かされて前記入力シャフトに沿って摺動して前記摺動ハブを押し動かすことができるように配置構成されていることを特徴とする請求項５に記載の歯車変速装置。

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