JP3679822B2 - 自転車用ブレーキ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はブレーキ装置、特に、自転車の前フォーク又は後フォークに設けられた台座から延びる固定ピンに支持され、ブレーキワイヤにより駆動されて車輪のリムにブレーキシューを圧接させるブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、マウンテンバイク（ＭＴＢ）やオールテラインバイク（ＡＴＢ）と呼ばれるオフロード走行が可能な自転車には、強力な制動力を得るために一般にカンチレバー型のブレーキ装置が装着されている。カンチレバー型のブレーキ装置は、自転車の前フォーク又は後フォークに回動自在に片持ち支持されたブレーキアームと、ブレーキアームの途中に固定されたブレーキシューとを備えている。ブレーキアームは、一端が前フォーク又は後フォークに回動自在に支持され、他端がブレーキワイヤに連結されている。またブレーキシューは、ブレーキアームの途中において自転車用車輪リムの両側面に対向配置されている。
【０００３】
このカンチレバー型の自転車用ブレーキ装置では、ブレーキレバーによりブレーキワイヤを引っ張ることでブレーキアームを閉じる方向に回動させ、ブレーキシューをリムに圧接させ制動をかけている。このようなカンチレバー型のブレーキ装置は、キャリパーブレーキ装置のように自転車のサイズによって形状を変える必要がなく、かつブレーキが片効きしにくく左右均等な制動力が得られるという利点がある。
【０００４】
しかし、カンチレバー型のブレーキ装置はブレーキアームの回動によってブレーキシューが水平面から下方に回動する際に、リム側面の傾斜に合わずにブレーキシューが接触すると押圧力が小さくなる。このため、リム側面とブレーキ装置との相対取り付け位置を精度よく調整する必要があるが、この調整作業は困難である。
【０００５】
この問題を解決する従来技術として、特公昭６２−１８７３号公報に開示されたブレーキ装置がある。このブレーキ装置は、台座から延びる固定ピンに揺動自在に支持されかつ上端が固定ピンより外側に位置するブレーキアームと、ブレーキアームの途中に回動自在に支持され外側に延びる出力リンクと、出力リンクに回動自在に連結された下方に延びる従動リンクと、従動リンクに回動自在に連結され、内側に延びて固定ピンに回動不能に連結された静止リンクとから構成されている。また、出力リンクの途中にブレーキシューが取り付けられている。このブレーキ装置では、ブレーキアームをブレーキワイヤにより上方に回動することで、従動リンクが内側に回動し、出力リンクが水平又は上向きに移動する。これにより、ブレーキシューがリム側面に対して水平又は上向きに当接する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の構成では、従動リンクがブレーキアームの外側に位置しており、ブレーキ装置の幅方向の寸法が大きくなる。このため、このブレーキ装置が前ブレーキに採用されると、ハンドルを操作したときに前ブレーキが脚のすね等に当たりやすい。また、後ブレーキに採用されると、ペダルを漕いでいる時に脚のかかとやふくらはぎ等に当たりやすい。
【０００７】
本発明の目的は、自転車車輪のリムにブレーキシューを圧接させる自転車用ブレーキ装置において、幅方向の寸法を小さくしかつ強力な制動力を得られるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明１に係る自転車用ブレーキ装置は、自転車の前フォーク又は後フォークに設けられた台座から延びる固定ピンに支持され、ブレーキワイヤにより駆動されて車輪のリムにブレーキシューを圧接させる装置であって、左右１対のブレーキアームと左右１対の内側リンク部材と左右１対のシュー取付部材と付勢部材とを備えている。ブレーキアームは、下端部が固定ピンに回動自在に片持ち支持され、上端部がブレーキワイヤに連結されている。内側リンク部材は、１対のブレーキアームのそれぞれの内側に配置され、固定ピンの内側から上方に延びている。シュー取付部材は、内側リンク部材の上端部及びブレーキアームの上下方向中間部のそれぞれが回動自在に連結され、かつブレーキシューを装着可能なものである。付勢部材は、１対のブレーキアームをその上端部が開く方向に付勢するものである。そして、左右１対の内側リンク部材は、下端部が各ブレーキアームの下端部と前後方向で重なるように台座又は固定ピンの内側に取り付けられた支持部材に回動自在に支持されている。
【０００９】
発明２に係る自転車ブレーキ装置では、発明１に記載の装置において、ブレーキワイヤの外側ワイヤに当接する連結部材をさらに備え、ブレーキアームは外側に凸状に湾曲しており、一方がブレーキワイヤの内側ワイヤの先端に固定され、他方が連結部材に連結されている。
発明３に係る自転車用ブレーキ装置では、発明１または２に記載の装置において、台座が固定ピンの軸芯を中心とする同一円周上に配置された複数の孔を有しており、内側リンク部材の下端が複数の孔のいずれか一つに回動自在に支持されている。
【００１０】
発明４に係る自転車用ブレーキ装置では、発明１または２に記載の装置において、台座が固定ピンの軸芯を中心とする同一円周上に配置された複数の孔を有しており、付勢部材は、ブレーキアームの下端部において前記固定ピンの周囲に配置され、一端が複数の孔のいずれかに係止されたコイルスプリングである。
発明５に係る自転車ブレーキ装置では、発明４に記載の装置において、内側リンク部材の下端部は、固定ピンに取り付けられた支持部材に回転自在に支持されている。
【００１１】
発明６に係る自転車ブレーキ装置では、発明１から５のいずれかに記載の装置において、シュー取付部材がブレーキシューを取り付けるための上下に長い長孔を有し、この長孔において球状または半円柱状の凹面及び凸面を有するワッシャーを含み、ブレーキシューを上下に傾動可能に締結する締結手段をさらに備えている。
【００１２】
【作用】
発明１に係る自転車用ブレーキ装置では、ブレーキワイヤによりブレーキアームを内側に回動させると、ブレーキアームの途中に回動自在に連結されたシュー取付部材がそれぞれ内側に移動する。このシュー取付部材には、ブレーキアームの内側に配置された内側リンク部材の上端が連結されているので、シュー取付部材はブレーキアームと内側リンク部材とによって水平又は上方に向くように規制されて内側に移動する。そしてブレーキシューが車輪のリム側面に当接する。またブレーキワイヤを緩めると、付勢部材によりブレーキアームの上端部が開く方向に回動し、ブレーキが解除される。ここでは、内側リンク部材がブレーキアームの内側に配置されているので、ブレーキ装置の幅方向の寸法がコンパクトである。また、ブレーキシューを常にリム側面に対して水平又は上向きに当接できるので、制動力が強力である。また、左右１対の内側リンク部材の下端部が各ブレーキアームの下端部と前後方向で重なるように台座又は支持部材に回動自在に支持されている。したがって幅方向の寸法がコンパクトである。
【００１３】
発明２に係る自転車用ブレーキ装置では、ブレーキワイヤの外側ワイヤに当接する連結部材をさらに備え、ブレーキアームは外側に凸状に湾曲し、一方がブレーキワイヤの内側ワイヤの端に固定され、他方が連結部材に連結されている。この場合、内側ワイヤを引くと、外側ワイヤから露出している内側ワイヤの長さが短くなるので、ブレーキアームの上端部が閉じて内側に回動する。ここでは、１本の内側ワイヤを一方のブレーキアームに固定するだけで簡単にブレーキを作動できる。また、この内側ワイヤの先端での固定位置を調整することでブレーキシューとリム側面との間隔を容易に調整できる。さらに、ブレーキワイヤの外側ワイヤの先端を両ブレーキアームの間に配置可能であるので、ブレーキワイヤが外側に張り出しにくい。
【００１４】
発明３に係る自転車用ブレーキ装置では、台座が固定ピンの軸芯を中心とする同一円周上に配置された複数の孔を有しており、内側リンク部材の下端はいずれか１つの孔に回動自在に支持されている。この場合には、内側リンク部材を装着する孔を選択することにより、シュー取付部材の移動姿勢を変更可能である。このため、リムの形状や大きさに応じて、ブレーキシューが常にリム側面に対して水平又は上向きに当接するように調整することが容易になる。
【００１５】
発明４に係る自転車用ブレーキ装置では、カンチレバー型のリターンスプリング用の複数の孔に付勢部材としてのコイルスプリングを係止できるので、カンチレバー型のブレーキ装置が取り付けられた自転車に後から本発明のブレーキ装置を取り付けできる。
発明５に係る自転車用ブレーキ装置では、内側リンク部材の下端部は、固定ピンに取り付けられた支持部材に回転自在に支持されている。この場合には、内側リンク部材を精度良く支持でき、シュー取り付け部材の姿勢がふらつかない。
【００１６】
発明６に係る自転車用ブレーキ装置では、シュー取付部材が上下に長い長孔を有し、球状また半円柱状の凹面及び凸面を有するワッシャーを含み、ブレーキシューを上下に傾動可能に締結する締結手段をさらに備えている。この場合には、シュー取付部材へのブレーキシューの取り付け時に、取り付けの上下位置及びブレーキシューの方向を任意にまたは方向を限定して調整できる。このためリムに対して最適の位置及び角度にブレーキシューを取り付けることができ、より強力な制動力が得られる。
【００１７】
【実施例】
図１において、本発明の一実施例を採用した自転車用のブレーキ装置１は、例えば前輪用のものであり、フレーム３の前フォーク４の途中に回動自在に支持されている。ブレーキ装置１は、前輪２のリム５の両側面５ａに圧接して制動作用する。
【００１８】
ブレーキ装置１は、ハンドル６に設けられたブレーキレバー７から延びるブレーキワイヤ１０の端部に連結されている。ブレーキ装置１は、図２及び図３に示すように、ブレーキワイヤ１０の内側ワイヤ１０ｂの先端に固定されたブレーキアーム１２ａと、ブレーキワイヤ１０の外側ワイヤ１０ａに当接して配置されたブレーキアーム１２ｂとを有している。両ブレーキアーム１２ａ，１２ｂは、ほぼ左右対称な構造であり、その上下方向中間部が外側に凸状に弓形に湾曲している。ブレーキアーム１２ａ，１２ｂの下端部は、固定ピン１５ａ，１５ｂに下端部が回動自在に支持されている。固定ピン１５ａ，１５ｂは、それぞれ前フォーク４の途中にロウ付けされた台座１３ａ，１３ｂから前方に突出している。台座１３ａ，１３ｂの内側面には、固定ピン１５ａ，１５ｂの軸芯を中心にした同一円周上に３つの保持孔２０ａ，２０ｂが上下に形成されている。この保持孔２０ａ，２０ｂは、通常のカンチレバー型のブレーキ装置のリターンスプリングの強さを調整するための孔である。
【００１９】
固定ピン１５ａ，１５ｂの先端には、取り付けボルト１６ａ，１６ｂが締結されている。取り付けボルト１６ａ，１６ｂは、ブレーキアーム１２ａ，１２ｂの軸方向の移動を規制するためのものである。
ブレーキアーム１２ａ，１２ｂの上下方向の中間部には、ブレーキシュー１９ａ，１９ｂを取り付けるためのシュー固定リンク１７ａ，１７ｂがほぼ水平に取り付けられている。シュー固定リンク１７ａ，１７ｂは、後端部が取付ピン１８ａ，１８ｂによりブレーキアーム１２ａ，１２ｂに回転自在に連結されている。
【００２０】
シュー固定リンク１７ａ，１７ｂを含む以下に説明する部材は左右対称の部材であるので、以下の説明では図３の右側の部材についてのみ説明し、図３の左側の部材の説明は省略する。
シュー固定リンク１７ａは、図４に示すように、 「コ」字状のリンク取付部２１ａと、リンク取付部２１ａから直角に延びるシュー取付部２２ａとを有している。シュー取付部２２ａには、上下方向（図４の紙面奥行き方向）に長いシュー取付長孔２３ａが形成されている。またリンク取付部２１ａには、取付ピン１８ａを取り付けるための取付孔２４ａと、支持ピン２７ａを固定するための固定孔２５ａとが並べて形成されている。なお、支持ピン２７ａは、後述する補助リンク２６ａを回動自在に支持するためのものである。
【００２１】
補助リンク２６ａは、図３に示すように、 「Ｓ」字状に形成された棒状部材であり、その上端部は、支持ピン２７ａによりシュー固定リンク１７ａのリンク取付部２１ａに回動自在に連結されている。また下端部は、図５に示すように、片持ちピン２８ａにより台座１３ａに回動自在に連結されている。片持ちピン２８ａは、台座１３ａに開けられた保持孔２０ａに挿入されている。
【００２２】
なお、固定ピン１５ａの軸芯から片持ちピン２８ａの軸芯までの距離と、取付ピン１８ａの軸芯から支持ピン２７ａの軸芯までの距離とは等しい。また、補助リンク２６ａの両端に配置された支持ピン２７ａの軸芯から片持ちピン２８ａの軸芯までの距離と固定ピン１５ａの軸芯から取付ピン１８ａの軸芯までの距離とは等しい。すなわち、これらの４つのピンは、平行四辺形の頂点となるように配置されており、これらのピンの間のブレーキアーム１２ａの一部、台座１３ａ、シュー固定リンク１７ａの一部及び補助リンク２６ａによりリンク機構が構成されている。このため、シュー固定リンク１７ａは、固定ピン１５ａの軸芯と片持ちピン２８ａの軸芯とを結ぶ線分と平行に移動する。
【００２３】
ブレーキシュー１９ａは、図４に示すように、シュー取付長孔２３ａに挿入されている。ブレーキシュー１９ａは、シュー固定ピン３０ａと、シュー固定ピン３０ａの先端に固定されたシューホルダ３１ａと、シューホルダ３１ａに取り付けられた弾性体製の摩擦パッド３２ａとを有している。シュー固定ピン３０ａのシューホルダ３１ａとの固定部分には、球面の一部をなす凸面を有する大径部３３ａが形成されている。大径部３３ａとシュー固定リンク１７ａとの間には、大径部３３ａの凸面に係合する凹面を有する凹面ワッシャ３５ａが配置されている。また、固定ピン３０ａの先端部には雄ねじ３４ａが形成されている。雄ねじ３４ａには取付ナット３６ａが螺合している。取付ナット３６ａとシュー取付部２２ａとの間には、球面の一部をなす凹面を有する凹面ワッシャ３７ａと、凹面ワッシャ３７ａの凹面に係合する凸面を有する凸面ワッシャ３８ａとが配置されている。ここでは、凹面ワッシャ３５ａ，凹面及び凸面ワッシャ３７ａ，３８ａを介在させてシュー取付部２２ａの長孔２３ａ内でブレーキシュー１９ａを締結することで、ブレーキシュー１９ａの上下位置及び傾きをリム５の側面５ａの位置及び傾きに合わせて自由に調整できる。
【００２４】
シュー固定リンク１７ａのリンク取付部２１ａの先端には、ばね取付孔４０ａが形成されている。このばね取付孔４０ａには、図３に示すように、コイルスプリング４１ａの下端が係止されている。コイルスプリング４１ａの上端は、調整フック４２ａの下端に連結されている。調整フック４２ａは、ブレーキアーム１２ａ，１２ｂの上端裏面に配置された調整ボルト４３ａにより、その上下位置が調整可能である。ここでは、調整ボルト４３ａの回動により調整フック４２ａの上下位置を調整し、これによりコイルスプリング４１ａのばね力、すなわちブレーキアーム１２ａのブレーキ解除時の復元力を任意に変更できる。
【００２５】
次に上述の実施例の動作について説明する。
ブレーキレバー７を運転者が操作すると、内側ワイヤ１０ｂが外側ワイヤ１０ａ内に引っ張られ、ブレーキアーム１２ａ，１２ｂの上端部がそれぞれ内側に引っ張られる。この結果、ブレーキアーム１２ａ，１２ｂがそれぞれ閉じる方向に回動し、ブレーキシュー１９ａ，１９ｂの摩擦パッド３２ａ，３２ｂがリム５の側面５ａに圧接され、制動作用がなされる。このとき、シュー固定リンク１７ａ，１７ｂは、それぞれ補助リンク２６ａ，２６ｂを含むリンク機構の作用により、水平姿勢を保った状態で内側に移動する。これを図６（Ａ），（Ｂ）に示す。この結果、リム５に対して確実に摩擦パッド３２ａ，３２ｂが当接し、強力な制動力を得ることができる。この補助リンク２６ａは、ブレーキアーム１２ａ，１２ｂの内側に配置されているので、ブレーキ装置１の幅方向寸法がコンパクトになる。この結果、ブレーキ装置１が例えば前フォーク４より突出しなくなり操作中に脚等に当たることがない。
【００２６】
また、ブレーキレバー７を解除すると、ブレーキワイヤ１０が緩み、コイルスプリング４１ａ，４１ｂにより、ブレーキアーム１２ａ，１２ｂが開く方向に回動し、ブレーキシュー１９ａ，１９ｂの摩擦パッド３２ａ，３２ｂの先端がリムの側面５ａから離れブレーキが解除される。
〔他の実施例〕
（ａ） 図７に示すように、ブレーキアーム１２ｂの先端に、外側ワイヤ１０ａに当接しかつ内側に伸びる連結アーム５０を連結し、連結アーム５０の先端から内側ワイヤ１０ｂをブレーキアーム１２ａに向けて延ばしてもよい。この場合には、ブレーキワイヤ１０が外側に張り出さないので、ブレーキワイヤ１０が運転操作の妨げになりにくい。
【００２７】
なお、図７に示す実施例では、補助リンク２６ａ，２６ｂの下端部が、固定ピン１５ａ，１５ｂの内側に取り付けられた支持部材５１ａ，５１ｂに回転自在に支持されている。また、ブレーキアーム１２ａ，１２ｂを開放位置に復帰するリターンスプリング５２ａ，５２ｂがブレーキアーム１２ａ，１２ｂの下端部（ボス部）の内側において固定ピン１５ａ，１５ｂの周囲に配置されている。リターンスプリング５２ａ，５２ｂの一端は複数の保持孔２０ａ，２０ｂのいずれかに係止されている。また、他端はブレーキアーム１２ａ，１２ｂの下端部に係止されている。
【００２８】
シュー固定リンク１７ａ，１７ｂは、外側がピローブロック形状であり、ブレーキシュー１９ａ，１９ｂの制動面をやや上方に向けて取り付け可能である。ここで、ブレーキシュー１９ａ，１９ｂの制動面をやや上方に向けて取り付けたのは、車輪のリム５の側面５ａが中心に向けて先細りに傾いている場合があるからである。なお、シュー固定リンク１７ａ，１７ｂへのブレーキシュー１９ａ，１９ｂの締結は、球状ではなく半円柱状の凹面ワッシャ３５ａ，凹面及び凸面ワッシャ３７ａ，３８ａを介して行われている。これは、調整方向をたとえば上下傾き方向に限定することで、ブレーキシュー１９ａ，１９ｂの組付け作業や調整作業を容易にするためである。他の構造及び動作は前述した実施例と同様であるので説明を省略する。
（ｂ） 前記実施例では、4つのピンを平行四辺形の頂点に配置したが、これらを平行四辺形の頂点位置に配置せず、ブレーキシュー１９ａ，１９ｂの先端がリム５の側面５ａに沿うようにそれぞれの長さを変更してもよい。このように長さを変更すると、例えば当接時にシュー固定リンク１７ａ，１７ｂを上向きや水平の任意の姿勢で移動させることができる。
【００２９】
【発明の効果】
発明１に係る自転車用ブレーキ装置では、内側リンク部材がブレーキアームの内側に配置されているので、ブレーキ装置の幅方向の寸法がコンパクトである。また、ブレーキシューを常にリム側面に対して水平又は上向きの当接できるので、制動力が強力である。また、左右１対の内側リンク部材の下端部が各ブレーキアームの下端部と前後方向で重なるように取り付けられているので、幅方向の寸 法がコンパクトになる。
【００３０】
発明２に係る自転車用ブレーキ装置では、１本の内側ワイヤを一方のブレーキアームに固定するだけで簡単にブレーキを作動できる。また、この内側ワイヤの先端での固定位置を調整することでブレーキシューとリム側面との間隔を容易に調整できる。さらに、ブレーキワイヤの外側ワイヤの先端を両ブレーキアームの間に配置可能であるので、ブレーキワイヤが外側に張り出しにくい。
【００３１】
発明３に係る自転車用ブレーキ装置では、内側リンク部材を装着する孔を選択することにより、シュー取付部材の移動姿勢を変更可能である。このため、リムの形状や大きさに応じて、ブレーキシューが常にリム側面に対して水平又は上向きに当接するように調整することが容易になる。
発明４に係る自転車用ブレーキ装置では、カンチレバー型のリターンスプリング用の複数の孔に付勢部材としてのコイルスプリングを係止できるので、カンチレバー型のブレーキ装置が取り付けられた自転車に後から本発明のブレーキ装置を取り付けできる。
【００３２】
発明５に係る自転車用ブレーキ装置では、内側リンク部材を精度良く支持でき、シュー取り付け部材の姿勢がふらつかない。
発明６に係る自転車用ブレーキ装置では、シュー取付部材へのブレーキシューの取り付け時に、取り付けの上下位置及びブレーキシューの方向を任意にまたは方向を限定して調整できる。このためリムに対して最適の位置及び角度にブレーキシューを取り付けることができ、より強力な制動力が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を採用した自転車の前部側面図。
【図２】ブレーキ装置の斜視図。
【図３】ブレーキ装置の正面図。
【図４】図３のIV−IV断面図。
【図５】図３のV−V断面図。
【図６】ブレーキの作動状態を示す模式図。
【図７】他の実施例の図３に相当する図。
【符号の説明】
１ ブレーキ装置
１０ ブレーキワイヤ
１０ａ 外側ワイヤ
１０ｂ 内側ワイヤ
１２ａ，１２ｂ ブレーキアーム
１３ａ，１３ｂ 台座
１５ａ，１５ｂ 固定ピン
１７ａ，１７ｂ シュー固定リンク
１９ａ，１９ｂ ブレーキシュー
２０ａ，２０ｂ 保持孔
２６ａ，２６ｂ 補助リンク
５０ 連結部材
５２ａ，５２ｂ 支持部材

Claims (6)

1. 自転車の前フォーク又は後フォークに設けられた台座から延びる固定ピンに支持され、ブレーキワイヤにより駆動されて車輪のリムにブレーキシューを圧接させるブレーキ装置であって、
   下端部が前記固定ピンに回転自在に片持ち支持され、上端部が前記ブレーキワイヤに連結された左右１対のブレーキアームと、
   前記１対のブレーキアームのそれぞれの内側に配置され、前記固定ピンの内側から上方に延びる左右１対の内側リンク部材と、
   前記内側リンク部材の上端部及び前記ブレーキアームの上下方向中間部のそれぞれが回動自在に連結され、かつ前記ブレーキシューを装着可能な左右１対のシュー取付部材と、
   前記１対のブレーキアームをその上端部が開く方向に付勢する付勢部材とを備え、
   前記左右１対の内側リンク部材は、下端部が前記各ブレーキアームの下端部と前後方向で重なるように前記台座又は前記固定ピンの内側に取り付けられた支持部材に回動自在に支持されている、
   自転車用ブレーキ装置。
2. 前記ブレーキワイヤの外側ワイヤに当接する連結部材をさらに備え、前記ブレーキアームは外側に凸状に湾曲しており、一方が前記ブレーキワイヤの内側ワイヤの先端に固定され、他方が前記連結部材に連結されている、請求項１に記載の自転車用ブレーキ装置。
3. 前記台座は、前記固定ピンの軸芯を中心とする同一円周上に配置された複数の孔を有しており、前記内側リンク部材の下端部は、前記複数の孔のいずれか１つに回動自在に支持されている、請求項１または２に記載の自転車用ブレーキ装置。
4. 前記台座は、前記固定ピンの軸芯を中心とする同一円周上に配置された複数の孔を有しており、前記付勢部材は、前記ブレーキアームの下端部において前記固定ピンの周囲に配置され、一端が前記複数の孔のいずれかに係止されたコイルスプリングである、請求項１または２に記載の自転車用ブレーキ装置。
5. 前記内側リンク部材の下端部は、前記固定ピンに取り付けられた支持部材に回転自在に支持されている、請求項４に記載の自転車用ブレーキ装置。
6. 前記シュー取付部材は、前記ブレーキシューを取り付けるための上下に長い長孔を有し、
   前記長孔において球状または半円柱状の凹面及び凸面を有するワッシャを含み、前記ブレーキシューを上下に傾動可能に締結する締結手段をさらに備える、請求項１から５のいずれかに記載の自転車用ブレーキ装置。

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