JP4545489B2 - クッションプレート - Google Patents

Description

本発明は、例えば車輌用自動変速機などに備えられた多板式摩擦係合要素に、緩衝用として用いられるクッションプレートに係り、詳しくは撓み変形した際に生じる応力集中を低減したクッションプレートに関する。

一般に、例えば車輌等に搭載される自動変速機には、変速機構の動力伝達経路を変更するため、多板式のクラッチやブレーキが備えられているものがある。このような多板式のクラッチやブレーキは、例えば油圧制御装置から供給される油圧に基づきピストンを駆動制御して摩擦板を押圧／解放することで、それらクラッチやブレーキの係脱（係合／解放）を行っている。このようなクラッチやブレーキには、ピストンと摩擦板との間に、皿ばね状のクッションプレートが配設されており、それらクラッチやブレーキが係合する際に撓み変形し、係合ショックを緩和するように構成されている（例えば特許文献１参照）。

特開平１０−２４６２４９号公報

ところで、上述したクッションプレートは、例えばクラッチやブレーキの摩擦板に対して潤滑油の回転方向の流れに引き摺られたり、例えばクラッチに用いた場合にはクラッチドラムとの間で相対回転したりするなど、つまり該クッションプレートが隣接した相対回転する部材と擦れて磨耗してしまう虞がある。

そこで、例えば図４（ａ）及び（ｂ）に示すクッションプレート１０１のように、プレート本体１０１ａから爪部１０１ｂを一体的に延設し、図５（ａ）に示すような隣接する外摩擦板４１ａがスプライン係合するスプライン４ｓに該クッションプレート１０１をスプライン係合させておくことが好ましい。

しかしながら、図５（ｂ）に示すように、油圧サーボのピストン４３が矢印Ａ方向に駆動制御されて、当該クッションプレート１０１が配設されているクラッチ又はブレーキが係合すると、皿ばね状のクッションプレート１０１は、ピストン４３により外摩擦板４１ａに押圧されて撓み変形し、放射方向である矢印Ｂ方向に押出されると共に、図４（ｂ）中に示す周方向である矢印ω１−ω２方向にプレート本体１０１ａの外周部分が引張られ、つまりクッションプレート１０１の外周部分には周方向に対する引張り応力が生じる。それにより、ｙ−ｙ断面の応力分布で示すように、平均応力σｙｎに対して最大応力σｙｍａｘが応力集中として生じ、即ち、爪部１０１ｂの付根部１０１ｇ，１０１ｇには、比較的大きな応力集中が生じてしまうため、耐久性の向上を妨げるという問題がある。

また、例えば図６に示すクッションプレート１０１’ように、応力集中を低減するために付根部１０１ｇ’，１０１ｇ’の円弧を大きくすると、付根部１０１ｇ’とスプライン４ｓの角部４ｓａとが接触してしまう虞があると共に、爪部１０１ｂ’の側面１０１ｆ’とスプライン４ｓの側面４ｓｂとの接触面積が小さくなり、例えばクッションプレート１０１’が回転方向に大きな力を受けた際に好ましくない。

更に、例えば図７（ａ）及び（ｂ）に示すクッションプレート２０１のように、例えば爪部２０１ｂの付根部分２０１ｇにおいて、放射方向の中心側に向けてプレート本体２０１ａに凹部２０１ｃを形成し、付根部分２０１ｇにおける円弧を大きくすることが可能であるが、上述のように周方向である矢印ω１−ω２方向に引張り応力が生じるため、ｚ−ｚ断面の応力分布で示すように、平均応力σｚｎに対して（上記最大応力σｙｍａｘよりも大きい）最大応力σｚｍａｘが応力集中として生じ、つまり凹部２０１ｃに比較的大きな応力集中が生じてしまう。

なお、図４は爪部を備えたクッションプレートを示す図で、（ａ）は全体正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＹ部分の拡大図、図５は油圧サーボ及びクッションプレートの動作を示す説明図で、（ａ）は解放時の示す図、（ｂ）は係合時を示す図、図６は付根部の円弧を大きくした場合を示す説明図、図７は付根部分に放射方向の凹部を備えたクッションプレートを示す図で、（ａ）は全体正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＺ部分の拡大図である。

そこで本発明は、爪部を備えて磨耗の防止を可能とし、かつ該爪部の付根部分に生じる応力集中を低減することが可能なクッションプレートを提供することを目的とするものである。

請求項１に係る本発明は、供給される油圧に基づき軸方向に押圧制御されるピストン（４３）と、前記軸方向に交互に配置された形で、外周側の部材（４）にスプライン係合する外摩擦板（４１ａ）及び内周側の部材（６１）にスプライン係合する内摩擦板（４１ｂ）と、を有し、前記ピストン（４３）により外摩擦板（４１ａ）及び内摩擦板（４１ｂ）が押圧されることで、前記外周側の部材（４）と前記内周側の部材（６１）との回転を係合する自動変速機（５０）の多板式摩擦係合要素（Ｂ−１）に用いられ、
皿ばね状に形成されたプレート本体（１ａ）と、前記外周側の部材（４）にスプライン係合するために前記プレート本体（１ａ）の外周部（１ｄ）に延設された爪部（１ｂ）と、を備え、前記ピストン（４３）と前記外摩擦板（４１ａ）との軸方向の間にあって前記外周側の部材（４）に対して相対回転を生じないように配置されると共に、押圧された際に撓み変形することで緩衝するクッションプレート（１）において、
前記プレート本体（１ａ）に対する前記爪部（１ｂ）の付根部分（１ｇ）に、周方向（例えばω１−ω２方向）に対して凹むように、かつ前記プレート本体（１ａ）の外周部（１ｄ）より外周側に曲線状の凹部（１ｃ）を形成した、
ことを特徴とするクッションプレート（１）にある。

請求項２に係る本発明は、前記爪部（１ｂ）は、前記プレート本体（１ｂ）に対し、押圧される方向に傾斜するように形成された、
ことを特徴とする請求項１記載のクッションプレート（１）にある。

請求項３に係る本発明は、前記外周側の部材は、前記自動変速機（５０）のケース（４）であり、
前記多板式摩擦係合要素は、係合した際に前記内周側の部材（６１）の回転を前記ケース（４）に対して固定する多板式ブレーキ（Ｂ−１）である、
ことを特徴とする請求項１または２記載のクッションプレート（１）にある。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る本発明によると、爪部の付根部分に、周方向に対して凹むように、かつプレート本体の外周部より外周側に曲線状の凹部を形成したので、プレート本体の放射方向の幅が短くなる部分をなくすことができ、爪部の付根部分に比較的大きな応力集中が生じることを防ぐことができて、クッションプレートの耐久性を向上することができる。また、爪部が自動変速機のケースとスプライン係合するので、外摩擦板との相対回転を防止することができ、クッションプレートの磨耗を防ぐことができる。

請求項２に係る本発明によると、爪部は、プレート本体に対し、押圧される方向に傾斜するように形成されているので、プレート本体が押圧された際に、該爪部がプレート本体に対して曲げられることを防ぐことができる。それにより、周方向の凹部を形成したことで幅が短くなった付根部分に応力が生じることを防ぐことができ、クッションプレートの耐久性を向上することができる。

請求項３に係る本発明によると、多板式ブレーキにクッションプレートを用いることができる。

以下、本発明の実施の形態について図に沿って説明する。図１は本クッションプレートを適用し得る自動変速機の一例を示す一部省略断面図、図２は本発明に係るクッションプレートを示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ部分の拡大図、図３は本クッションプレートの動作を示す説明模式図で、（ａ）は油圧サーボの解放時を示す図、（ｂ）は油圧サーボの係合時を示す図である。

まず、本発明を適用し得る自動変速機の一例を図１に沿って簡単に説明する。図１に示すように、ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）５０には、例えば不図示のトルクコンバータなどを介してエンジンからの駆動回転が入力される入力軸３が備えられていると共に、ミッションケース（外周側の部材、ケース）４にボールベアリング７を介して支持されたプライマリプーリ５と、不図示のセカンダリプーリとに金属ベルト（同じく不図示）が挟持されて構成されているプーリ機構を備えている。プライマリプーリ５の回転は、それらのプーリ幅を変更することにより無段的に変速されて、セカンダリプーリを介して駆動車輪へ出力されるように構成されている。そして、ベルト式無段変速機５０には、上記プライマリプーリ５と入力軸３との動力伝達経路上に介在し、該入力軸３の回転を正回転又は逆回転に切換えて出力する前後進切換え装置６０が備えられている。

上記前後進切換え装置６０は、ミッションケース４内に内包されており、入力軸３を軸中心としてそれぞれ配置されたプラネタリギヤＳＰと多板式の前進用クラッチＣ−１と多板式の後進用ブレーキ（多板式摩擦係合要素）Ｂ−１とを有して構成されている。該プラネタリギヤＳＰは、入力軸３上に回転自在に支持されると共に上記プライマリプーリ５に連結されたサンギヤＳと、後述するクラッチドラム３２に連結されたリングギヤＲと、それらリングギヤＲ及びサンギヤＳに噛合するピニオンＰ１を有するキャリヤＣＲとを備えて攻勢されている。

一方、前進用クラッチＣ−１は、複数の外摩擦板３１ａ及び内摩擦板３１ｂからなる摩擦板３１と、摩擦板３１の係合状態を制御する油圧サーボ３０とを有して構成されている。該油圧サーボ３０は、クラッチドラム３２、ピストン３３、キャンセルプレート３４、及びリターンスプリング３５を有して構成されており、これらにより、油室３６、キャンセル油室３７を構成している。クラッチドラム３２は、ミッションケース４に固定された蓋部材４ａに回転自在に支持されていると共に、内周側先端部が入力軸３に連結されている。また、クラッチドラム３２の外周側の内周面にはスプライン３２ｓが形成されており、上記外摩擦板３１ａがスプライン係合していると共に、上記リングギヤＲがスナップリング３８により軸方向に対して位置決めされた形でスプライン係合している（即ち、リングギヤＲには常時入力軸３の回転が入力される）。

ピストン３３は、クラッチドラム３２に対して軸方向へ移動自在に配置されていると共に、摩擦板３１に対向配置されて該摩擦板３１を押圧するための押圧部３３ａが上記スプライン３２ｓにスプライン係合している。また、ピストン３３は、シールリングａ１，ａ２により、クラッチドラム３２との間に、油蜜状の油室３６を構成している。更にリターンプレート３４は、クラッチドラム３２の内周側外周面に嵌合されたスナップリング３９によって軸方向の移動が阻止されていると共に、ピストン部材３３との間に、リターンスプリング３５が縮設されており、シールリングａ１，ａ３によりキャンセル油室３７を構成している。そして、上記外摩擦板３１ａ（及びリングギヤＲ）の各間に配置された内摩擦板３１ｂは、ハブ部材６２にスプライン係合しており、該ハブ部材６２は、上記サンギヤＳに連結されている。

即ち、上記油室３６に不図示の油圧制御装置から作動油が供給されると、ピストン３３が摩擦板３１を押圧して前進用クラッチＣ−１が係合し、入力軸３の回転が、クラッチドラム３２、摩擦板３１、ハブ部６２、及びサンギヤＳを介して上記プライマリプーリ５に伝達され、上述したプーリ機構により無段的に変速されて、前進段の変速回転として駆動車輪へ伝達される。

また、後進用ブレーキＢ−１は、複数の外摩擦板４１ａ及び内摩擦板４１ｂからなる摩擦板４１と、摩擦板４１の係合状態を制御する油圧サーボ４０とを有して構成されている。該油圧サーボ４０は、シリンダ部４２、ピストン４３、キャンセルプレート４４、及びリターンスプリング４５を有して構成されており、これらにより、油室４６を構成している。シリンダ部４２は、ミッションケース４の内周面に形成されており、そのシリンダ部４２に対向してピストン４３が軸方向に移動自在に配置されている。また、ピストン４３は、摩擦板４１に対向配置されて該摩擦板４１を押圧するための押圧部４３ａを有していると共に、シールリングａ４，ａ５により、シリンダ部４２との間に、油蜜状の油室４６を構成している。更にリターンプレート４４は、ミッションケース４の内周面に嵌合されたスナップリング４９によって軸方向の移動が阻止されていると共に、ピストン部材４３との間に、リターンスプリング４５が縮設されている。

上記外摩擦板４１ａは、ミッションケース４の内周面に形成されたスプライン４ｓにスプライン係合しており、また、複数の外摩擦板４１ａのうちの軸方向におけるピストン４３とは反対側の最端位置にある外摩擦板は、ミッションケース４の内周面に嵌合するスナップリング４８によって軸方向の移動が阻止されている。また、外摩擦板４１ａの各間に配置された内摩擦板４１ｂは、ハブ部材（内周側の部材）６１にスプライン係合しており、該ハブ部材６１は、上記キャリヤＣＲに一体的に連結されている。

即ち、上記油室４６に不図示の油圧制御装置から作動油が供給されると、ピストン４３が摩擦板４１を押圧して後進用ブレーキＢ−１が係合し、ハブ部材６１を介してキャリヤＣＲの回転がミッションケース４に対して固定される。それにより、上記クラッチドラム３２を介して入力軸３の回転が常時入力されているリングギヤＲが、その固定されたキャリヤＣＲのピニオンＰ１を介して逆転回転となってサンギヤＳに出力されてプライマリプーリ５に伝達され、上述したプーリ機構により無段的に変速されて、後進段の変速回転として駆動車輪へ伝達される。

そして、本発明に係るクッションプレート１は、上記ピストン４３の押圧部４２ａと、複数の外摩擦板４１ａのうちのピストン４３側の最端位置にある外摩擦板との軸方向の間に配置されている。なお、本実施の形態においては、以下の説明を含め、本クッションプレート１を後進用ブレーキＢ−１に用いたものとして説明するが、勿論、前進用クラッチＣ−１に用いてもよく、これらに限らず、どのようなものに本クッションプレートを用いてもよい。

ついで、本発明に係るクッションプレート１について詳細説明する。図２（ａ）に示すように、クッションプレート１は、軸心ＣＴを中心としたプレート本体１ａと、上記ミッションケース４内周面のスプライン４ｓにスプライン係合するための複数（例えば周方向における均等位置６箇所に）の爪部１ｂとを有して構成されている。プレート本体１ａは中空円板上に形成されており、無負荷の状態（押圧されていない状態）にあっては、外周部１ｄが外摩擦板４１ａ側に、かつ内周部１ｅがピストン４３側に傾斜した（図１参照）、いわゆる皿ばね状に形成されている。

各爪部１ｂは、図２（ｂ）に示すように、プレート本体１ａに一体的に、かつ該プレート本体１ａの外周部１ｄに外周側へ向けて延設されて形成されている。また、各爪部１ｂは、側面１ｆ，１ｆを有する正面視略矩形状に形成されており、各爪部１ｂの付根部分１ｇには、周方向である矢印ω１−ω２方向に対して凹むように曲線状の凹部１ｃ，１ｃが側面１ｆ，１ｆの内周側において形成されている。なお、この凹部１ｃの形状は、周方向である矢印ω１−ω２方向に対して凹むような曲線状のものであれば、略半円形状であっても、略楕円形状であっても、その他の複雑な曲線形状であってもよい。また、この凹部１ｃの形状は、特にプレート本体１ａの外周部１ｄより内周側に入らないような形状であることが好ましい。

また、各爪部１ｂは、図３（ａ）に示すように、プレート本体１ａに対してピストン４３側（つまり押圧される方向）に所定角度θで傾斜するように形成されている。この所定角度θは、図３（ａ）に示すように、後進用ブレーキＢ−１の解放時に爪部１ｂが軸方向におけるピストン４３側の最端位置にある外摩擦板４１ａに接触せず、かつ図３（ｂ）に示すように、後進用ブレーキＢ−１の係合時に爪部１ｂがミッションケース４内周面のスプライン４ｓから抜脱しないような角度であればよい。

つづいて、後進用ブレーキＢ−１の係合状態及び解放状態に基づき、本クッションプレート１の作用を説明する。図３（ａ）に示すように、後進用ブレーキＢ−１が解放された状態にあっては、ピストン４３がクッションプレート１を押圧していない状態である（離れた状態にある）。また、クッションプレート１の爪部１ｂがミッションケース４内周面のスプライン４ｓにスプライン係合していると共に、軸方向におけるピストン４３側の最端位置にある外摩擦板４１ａもスプライン４ｓにスプライン係合している。このため、クッションプレート１は、例えば潤滑油の回転方向の流れが生じていても、該外摩擦板４１ａ及びスプライン４ｓ（即ちミッションケース４）に対して相対回転することなく、磨耗が生じることはない。

またこの際、例えばクッションプレート１に回転方向に大きな力が生じたとしても、上記凹部１ｃ，１ｃが周方向である矢印ω１−ω２方向に対して凹むように形成されているため、つまり爪部１ｂの側面１ｆ，１ｆの長さが充分に確保されており、スプライン４ｓとの接触面積が大きいので、その回転方向の力を充分に受圧することができる。

なお、例えばピストン４３が接触していたとしても、通常、ピストン４３も回転することがないので、クッションプレート１と該ピストン４３とが相対回転することなく、同様に磨耗が生じることはない。また、例えばクッションプレート１がクラッチに用いられた場合にあっては、通常、クッションプレート１及び外摩擦板がクラッチドラムにスプライン係合することになるので、それらクッションプレート１、外摩擦板、及びピストンがクラッチドラムと一体的に回転することになり、相対回転が生じないため、同様に磨耗が生じることはない。

次に、図３（ｂ）に示すように、後進用ブレーキＢ−１が係合された状態にあっては、上述した油室４６に供給される油圧に基づきピストン４３が軸方向である矢印Ａ方向に駆動制御され、クッションプレート１を矢印Ａ方向に押圧する。それにより、クッションプレート１が該ピストン４３と外摩擦板４１ａとの間で押圧（挟圧）されて撓み変形する。なお、ピストン４３の押圧力は、スナップリング４８、及び介在している外摩擦板４１ａと内摩擦板４１ｂとを介して受圧されることになる（図１参照）。

該クッションプレート１が押圧されて撓み変形すると、プレート本体１ａの内周部１ｅが矢印Ａ方向に押込まれるため、プレート本体１ａは軸心ＣＴから放射方向である矢印Ｂ方向に押出され、その外周部１ｄが周方向である矢印ω１−ω２方向に引張られる。これにより、各爪部１ｂの付根部分１ｇには周方向である矢印ω１−ω２方向に引張り応力が生じ、ｘ−ｘ断面の応力分布で示すように、平均応力σｘｎに対して最大応力σｘｍａｘが応力集中として生じるが、上記凹部１ｃ，１ｃが周方向である矢印ω１−ω２方向に対して凹むように形成されているため、各爪部１ｂの付根部分１ｇに生じる応力集中が低減される（つまり上述した最大応力σｙｍａｘや最大応力σｚｍａｘよりも小さくなる）。

またこの際、各爪部１ｂがプレート本体１ａに対してピストン４３側に所定角度θで傾斜するように形成されているため、爪部１ｂがピストン４３の押圧により曲げられることはない。即ち、爪部１ｂの付根部分１ｇに周方向の凹部１ｃ，１ｃを形成したことで付根部分１ｇの幅が周方向に対して短くなるが、爪部１ｂが曲げられないため、付根部分１ｇに応力が生じることを防ぐことができる。

以上のように、本発明に係るクッションプレート１によると、爪部１ｂの付根部分１ｇに、周方向に対して凹むように曲線状の凹部１ｃ，１ｃを形成したので、爪部１ｂがスプライン係合し、摩擦板４１やミッションケース４内周面のスプライン４ｓやピストン部材４２に対する相対回転を防止して、クッションプレート１の磨耗を防ぐことができるものでありながら、爪部１ｂの付根部分１ｇに生じる応力集中を低減することができ、クッションプレート１の耐久性を向上することができる。また、爪部１ｂとスプライン４ｓとの接触面積を大きくすることができ、例えばクッションプレート１に回転方向に大きな力が生じても、充分に受圧することができる。

また、凹部１ｃが、プレート本体１ａの外周部１ｄより外周側に形成されているので、プレート本体１ａの放射方向（矢印Ｂ方向）に対する幅が短くなる部分をなくすことができる。それにより、爪部１ｂの付根部分１ｇに比較的大きな応力集中が生じることを防ぐことができ、クッションプレート１の耐久性を向上することができる。

更に、爪部１ｂは、プレート本体１ａに対し、押圧される方向であるピストン４３側に傾斜するように形成されているので、プレート本体１ａが押圧された際に、該爪部１ｂがプレート本体１ａに対して曲げられることを防ぐことができる。それにより、周方向の凹部１ｃ，１ｃを形成したことで幅が短くなった付根部分１ｇに応力が生じることを防ぐことができ、クッションプレート１の耐久性を向上することができる。

また、クッションプレート１が、自動変速機５０のブレーキＢ−１に用いられているので、自動変速機５０における係合ショックを緩和することが可能となる。

なお、以上説明した実施の形態において、本発明に係るクッションプレート１をベルト式無段変速機５０の後進用ブレーキＢ−１に用いた場合について説明したが、どのような自動変速機の、どのような多板式摩擦係合要素であっても、同様に適用し得ることは、勿論のことである。

また、上記実施の形態において、クッションプレート１に、例えば６箇所の爪部１ｂが形成されたものを一例に説明したが、爪部の数は、係合するスプラインに適合すれば、どのような数であってもよい。

更に、上記実施の形態において、クッションプレート１の爪部１ｂの付根部分１ｇの両側全てに周方向に凹む凹部１ｃが形成されたものを最も好ましい形態として説明したが、複数の爪部の付根部分の少なくとも１箇所だけに周方向に凹む凹部が形成されているようなものであっても、本発明の権利範囲内である。

本クッションプレートを適用し得る自動変速機の一例を示す一部省略断面図。 本発明に係るクッションプレートを示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ部分の拡大図。 本クッションプレートの動作を示す説明模式図で、（ａ）は油圧サーボの解放時を示す図、（ｂ）は油圧サーボの係合時を示す図。 爪部を備えたクッションプレートを示す図で、（ａ）は全体正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＹ部分の拡大図。 油圧サーボ及びクッションプレートの動作を示す説明図で、（ａ）は解放時の示す図、（ｂ）は係合時を示す図。 付根部の円弧を大きくした場合を示す説明図。 付根部分に放射方向の凹部を備えたクッションプレートを示す図で、（ａ）は全体正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＺ部分の拡大図。

符号の説明

１ クッションプレート
１ａ プレート本体
１ｂ 爪部
１ｃ 凹部
１ｄ プレート本体の外周部
１ｇ 付根部分
４ 外周側の部材、ケース（ミッションケース）
４１ａ 外摩擦板
４１ｂ 内摩擦板
４３ ピストン
５０ 自動変速機
６１ 内周側の部材
Ｂ−１ 多板式摩擦係合要素、多板式ブレーキ（後進用ブレーキ）

Claims (3)

1. 供給される油圧に基づき軸方向に押圧制御されるピストンと、前記軸方向に交互に配置された形で、外周側の部材にスプライン係合する外摩擦板及び内周側の部材にスプライン係合する内摩擦板と、を有し、前記ピストンにより外摩擦板及び内摩擦板が押圧されることで、前記外周側の部材と前記内周側の部材との回転を係合する自動変速機の多板式摩擦係合要素に用いられ、
   皿ばね状に形成されたプレート本体と、前記外周側の部材にスプライン係合するために前記プレート本体の外周部に延設された爪部と、を備え、前記ピストンと前記外摩擦板との軸方向の間にあって前記外周側の部材に対して相対回転を生じないように配置されると共に、押圧された際に撓み変形することで緩衝するクッションプレートにおいて、
   前記プレート本体に対する前記爪部の付根部分に、周方向に対して凹むように、かつ前記プレート本体の外周部より外周側に曲線状の凹部を形成した、
   ことを特徴とするクッションプレート。
2. 前記爪部は、前記プレート本体に対し、押圧される方向に傾斜するように形成された、
   ことを特徴とする請求項１記載のクッションプレート。
3. 前記外周側の部材は、前記自動変速機のケースであり、
   前記多板式摩擦係合要素は、係合した際に前記内周側の部材の回転を前記ケースに対して固定する多板式ブレーキである、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のクッションプレート。

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