JP4897240B2 - 油圧ポンプ、油圧ポンプユニット、油圧駆動ユニット - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも油圧ポンプと作動油タンクとを一体化し、前記油圧ポンプのハウジングが前記作動油タンク内に収容される構成の油圧ポンプユニットで用いられる油圧ポンプ、この油圧ポンプを備えた油圧ポンプユニット、この油圧ポンプを備え独立して被駆動体に油圧による駆動力を与える油圧駆動ユニットに関する。

油圧ポンプと作動油タンクとを一体化した油圧ポンプユニットの中には、前記油圧ポンプのハウジングが前記作動油タンク内に収容される構成のものがある。

また、このような油圧ポンプユニットに、更に、前記油圧ポンプを駆動する電動モータ、前記油圧ポンプからの作動油によって駆動される油圧アクチュエータ、これらの油圧機器間の作動油の流れを制御する各種の弁を備え、これらを一体化して、独立して被駆動体に油圧による駆動力を与える油圧駆動ユニットがある。

このような油圧駆動ユニットの一例として、特許文献１に記載されたものがあり、図５（ａ）にその油圧回路図、（ｂ）にその一部破断の全体図、（ｃ）にその油圧ポンプの正面図、（ｄ）に（ｃ）の縦断面図を示す。

なお、図５（ｃ）、（ｄ）は、特許文献１に記載されたものではないが、本願発明との対比説明のために、この特許文献１の出願人と同一である本出願人が、その構造を概念的に示したものである。

この油圧駆動ユニットＯＵは、独立して、つまり作動油を閉鎖系で循環させながら、油圧による駆動力を被駆動体Ｗに与えるため、図５（ａ）に示すように、正逆回転モータＭにより作動油を正逆双方向に圧送する油圧ポンプＰと、この作動油により作動し前記駆動力を発生させる油圧アクチュエータＣ（ここでは、油圧シリンダ）、閉鎖空間内に作動油を貯留する作動油タンクＴ、油圧ポンプＰと油圧アクチュエータＣとの間の作動油の正逆双方向の流れを制御する一対のオペレートチェック弁ＯＴ１、ＯＴ２、油圧ポンプＰと作動油タンクＴとの間の正逆双方向の作動油の流れを制御する切換弁Ｖを基本構成要素として備えている。

この油圧駆動ユニットＯＵには、上記の基本構成要素以外に、油圧シリンダＣのロッド側油室Ｃ１、ボトム側油室Ｃ２の内、ボトム側油室Ｃ２とオペレートチェック弁ＯＴ２との間の管路には、油室Ｃ２からチェック弁ＯＴ２への作動油の流れのみを絞って、油圧ポンプＰの作動中に被駆動体Ｗから外力が生じた場合に発生するハンチングを防止するスローリターン弁ＳＶが備えられている。

油圧ポンプＰとオペレートチェック弁ＯＴ１、ＯＴ２との間の管路からは、それぞれリリーフ弁ＲＶを設けた管路が作動油タンクＴへ分岐し、分岐元の管路に異常圧が生じた場合に過剰な作動油をタンクＴへ逃がしている。

更にオペレートチェック弁ＯＴ１、ＯＴ２の油圧シリンダＣ側の管路からは、非常用手動弁ＭＶを設けた管路がタンクＯＴへ分岐しており、油圧ポンプＰが電源が得られず停止した場合などに、この非常用手動弁ＭＶで、油圧シリンダＣのロッド側油室Ｃ１、ボトム側油室Ｃ２の管路を作動油タンクＴへ解放して、油圧シリンダＣを手動操作できるようにしている。

このような構成で、この油圧駆動ユニットＯＵは、その基本機能を良好に達成しながら、異常事態が発生した場合にも、それがユニットＯＵの破損に繋がらないようにして、安全性、信頼性、事故回避性を確保している。

ここで、本願発明に関連する油圧ポンプＰの部分についてより詳しく説明する。

図５（ｂ）に示すように、このユニットＯＵにおける油圧ポンプＰは、この油圧ポンプＰの主要部を収容すると共に、上記種々の弁ＯＴ１、ＯＴ２、Ｖに加え、関連する油圧管路を内蔵した本体側ハウジングＨｃの作動油タンクＴ側に設置され、蓋側ハウジングＨｂが締付ボルトＨｊによって作動油漏れがないように油密に締付固定されている。

この位置に油圧ポンプＰが設けられているのは、送油対象である作動油に最も近い位置であって、吸上効率を向上させるためである。また、万一、本体側ハウジングＨｃと蓋側ハウジングＨｂとの間で作動油漏れがあった場合でも、その作動油は作動油タンクＴ内に漏れ出して、ユニットＯＵ外には漏れ出ない、というフェイルセーフの面もある。

なお、本体側ハウジングＨｃと蓋側ハウジングＨｂを合わせてハウジングＨａとしている。

この本体側ハウジングＨｃと蓋側ハウジングＨｂとの間の締付固定構造について、図５（ｃ）、（ｄ）によって、より詳しく説明する。

油圧ポンプＰは、既述の本体側ハウジングＨｃ、蓋側ハウジングＨｂに加え、不図示の電動モータで駆動される駆動軸Ｈｄ、この駆動軸Ｈｄに固定された駆動ギヤＨｅ、この駆動ギヤＨｅに噛み合って駆動される従動ギヤＨｇ、この従動ギヤＨｇの回転軸Ｈｆ、これらの駆動ギヤＨｅ、従動ギヤＨｇの回転に伴って送給される作動油が出入りする作動油ポートＨｈ、蓋側ハウジングＨｂを取り付けるための取付孔Ｈｉを備えている。

このような構成で、この油圧ポンプＰでは、基本的に、本体側ハウジングＨｃと蓋側ハウジングＨｂとは締付ボルトＨｊで、作動油漏れがないように油密に締付固定されており、この油圧ポンプＰや、これに直結する管路で許容油圧以上の油圧が生じた場合には、図５（ａ）の回路にあるリリーフ弁ＲＶによって、作動油をタンクＴに逃がすようにして、油圧ポンプなどの破損を防ぐようにしていた。

しかしながら、このような構成では、リリーフ弁ＲＶという別個の部品や、これに関連する管路が必要となり、よりコンパクト化、コストダウンが要求される油圧駆動ユニットとしては、解決すべき重要な課題であった。

このような状況は、ここに取り上げた油圧駆動ユニットだけに限らず、他の種々の油圧駆動ユニットや、油圧ポンプユニット、及び、同様の条件で用いられる油圧ポンプに関しても同様なものであった。
特開平２−２９６００３号公報（第１図、第７図）

本発明は、上記問題を改善しようとするもので、別個にリリーフ弁を設けることなく、高圧での破損を防止することができる油圧ポンプ、このポンプを備えた油圧ポンプユニット、油圧駆動ユニットを提供することを目的としている。

本発明の油圧ポンプは、少なくとも油圧ポンプと作動油タンクとを一体化し、前記油圧ポンプのハウジングが前記作動油タンク内に収容される構成の油圧ポンプユニットで用いられる油圧ポンプであって、
前記ハウジングが油圧ポンプの回転軸に垂直な面で分割された本体側ハウジングと蓋側ハウジングとを備え、この蓋側ハウジングを本体側ハウジングに対して、ポンプ許容油圧に対応した所定圧力で油密に当接させ、前記所定圧力を越える作動油を、前記本体側ハウジングと蓋側ハウジングとの間から前記作動油タンクに漏れ出させることを特徴とする。

また、本発明の油圧ポンプユニットは、かかる特徴を有する油圧ポンプを備えたことを特徴とする。

また、本発明の油圧駆動ユニットは、かかる特徴を有する油圧ポンプを備えたことを特徴とする。

本発明の油圧ポンプによれば、蓋側ハウジングを本体側ハウジングに対して、ポンプ許容油圧に対応した所定圧力で油密に当接させたので、この蓋側ハウジングがリリーフ弁の役割を果たし、別個にリリーフ弁を設けることなく、高圧による油圧ポンプの破損を防止することができる。

また、周囲が作動油タンクで覆われているので、漏れ出した作動油はこのタンクに戻るだけで、油圧ポンプユニットの外に漏れ出すことがなく、外部への油漏れの問題はない。

また、本発明の油圧ポンプユニット、油圧駆動ユニットによれば、上記油圧ポンプの効果を、それぞれのユニットとして発揮する。

以下に、本発明の実施の形態（実施例）について、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の油圧ポンプを備えた油圧駆動ユニットの一例を示すもので、（ａ）はその油圧回路図、（ｂ）は（ａ）の油圧ポンプの概念的な縦断面図、（ｃ）は（ｂ）の概念的な正面図、図２（ａ）、（ｂ）は図１（ｂ）の油圧ポンプの作動説明図、（ｃ）は（ａ）の要部拡大図、（ｄ）は、本発明の油圧ポンプの他例の要部拡大図である。

この油圧駆動ユニット１０は、独立して簡易に油圧による駆動力が必要とされる、たとえば、農業用特殊車両の耕地面に対する作業機器の昇降などに用いられる。この油圧駆動ユニット１０から油圧アクチュエータである油圧シリンダ２を省いた油圧ポンプユニット９は、油圧駆動ユニット１０と同様な場合で、油圧アクチュエータとして独自のものを使いたいような場合に用いられる。

また、この油圧駆動ユニット１０に含まれる油圧ポンプ１は、このような油圧駆動ユニット、油圧ポンプユニットだけでなく、一般の油圧回路においても、作動油タンク内など、ポンプ１からの作動油の漏れが外部への漏れとならないような場合に用いられる。

そのユニット１０の構成は、電動モータ１１を備え作動油を正逆双方向に圧送する油圧ポンプ１と、この作動油により作動し被駆動体Ｗへの駆動力を発生させる油圧シリンダ２、閉鎖空間内に作動油を貯留する作動油タンク３、油圧ポンプ１と油圧シリンダ２との間の作動油の正逆双方向の流れを制御するオペレートチェック弁４、油圧ポンプ１とタンク３との間の正逆双方向の作動油の流れを制御する切換弁５からなることを基本とし、この油圧ポンプ１が別個のリリーフ弁を必要としないものである点を特徴とする。

これらの油圧ポンプ１、油圧シリンダ２、作動油タンク３、オペレートチェック弁４、切換弁５の基本的な機能、相互関係は、図５の従来例の油圧駆動ユニットＯＵを構成する油圧ポンプＰ、油圧シリンダＣ、タンクＴ、オペレートチェック弁ＯＴ１、ＯＴ２、切換弁Ｖと同じであるので、重複説明を省略する。なお、油圧シリンダ２の符号２ａはボトム側油室、符号２ｂはロッド側油室である。

また、この油圧駆動ユニット１０に更に備えられたスローリターン弁７、非常用手動弁６も、従来例の油圧駆動ユニットＯＵの備えるスローリターン弁ＳＶ、非常用手動弁ＭＶと同じものである。

この油圧駆動ユニット１０の特徴は、上述したように油圧ポンプ１が別個のリリーフ弁を必要としない点であり、その結果、図１（ａ）の油圧回路図にあるように、図５（ａ）では必須とされたリリーフ弁ＲＶと、それに関する管路が不要となっている。

このような油圧ポンプ１の特徴について、図１（ｂ）、（ｃ）、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて詳しく説明する。

この油圧ポンプ１が設置されている位置は、図示はしていないが、図５（ｂ）に示す従来例の油圧ポンプＰと同じような位置であり、油圧ポンプ１からの漏れ出した作動油は、作動油タンク３に戻る構造となっているものとする。

油圧ポンプ１は、蓋側ハウジング１ｂ、本体側ハウジング１ｃ、電動モータ１１で駆動される駆動軸１ｄ、この回転駆動軸１ｄに固定された駆動ギヤ１ｅ、この駆動ギヤ１ｅに噛み合って駆動される従動ギヤ１ｇ、この従動ギヤ１ｇの回転軸１ｆ、これらの駆動ギヤ１ｅ、従動ギヤ１ｇの回転に伴って送給される作動油が出入りする作動油ポート１ｈ、蓋側ハウジング１ｂを取り付けるための取付孔１ｉ、この取付孔１ｉに螺合して、蓋側ハウジング１ｂを本体側ハウジング１ｃに油密に取り付ける締付ボルト１ｊを備えている。

これらの要素は、図５の従来の油圧ポンプＰの各要素、蓋側ハウジングＨｂ、本体側ハウジングＨｃ、駆動軸Ｈｄ、駆動ギヤＨｅ、従動ギヤＨｇ、回転軸Ｈｆ、作動油ポートＨｈ、取付孔Ｈｉ、締付ボルトＨｊと、特に以下に記載した部分を除き同じであり、いわゆるギヤポンプと一般に称されるものであり、重複説明を省略する。

なお、蓋側ハウジング１ｂと本体側ハウジング１ｃとを合わせてハウジング１ａとしている点も、従来例の蓋側ハウジングＨｂ、本体側ハウジングＨｃ、ハウジングＨａと同じである。

本発明の油圧ポンプ１は、上記に加え、ハウジング１ａが油圧ポンプ１の回転軸１ｄ、１ｆに垂直な面で分割された本体側と蓋側とを備え、この蓋側ハウジング１ｂを本体側ハウジング１ｃに対して、ポンプ許容油圧に対応した所定圧力で油密に当接させたことを特徴とし、その具体的な方法として、この実施例１においては、図示したスペーサ１ｋとスプリング１ｍとが備えられている。

このスペーサ１ｋは、図２（ｃ）でより明確に解るように、蓋側ハウジング１ｂの取付孔と締付ボルト１ｊとの間に嵌め込まれ、本体側ハウジング１ｃに対して締付ボルト１ｊの締付固定を達成させるものである。

スプリング１ｍは、締付固定後の締付ボルト１ｊの首下と蓋側ハウジング１ｂとの間に介在して、ポンプ許容油圧に対応した所定圧力で蓋側ハウジング１ｂを本体側ハウジング１ｃに対して油密に当接させるものである。

なお、蓋側ハウジング１ｂの取付孔は、上記のように、締付ボルト１ｊとの間にスペーサ１ｋを介在させるものであるので、その分だけ、従来例の蓋側ハウジングＨｂに比べると孔径が大きくなっている点が異なっている。

このような構成の油圧ポンプ１においては、通常の使用圧力においては、油圧ポンプ１は、図２（ａ）に示したように、蓋側ハウジング１ｂが本体側ハウジング１ｃに油密に当接されており、作動油の漏れは生ぜず、ポンプ１は通常の運転を行う。

ところが、何らかの理由により、油圧ポンプ１内の油圧が、ポンプ許容圧力以上に上昇した場合、蓋側ハウジング１ｂがスプリング１ｍの付勢力に抗して持ち上がり、図２（ｂ）に示すように蓋側ハウジング１ｂと本体側ハウジング１ｃとの間に隙間が生じて、この隙間から高圧の作動油が漏れだし、作動油タンク３内に戻されることとなる。

一定量の作動油が漏れ出すと、油圧ポンプ１内の油圧は、ポンプ許容圧力より小さくなるので、図２（ａ）の状態となる。

こうして、この油圧ポンプ１によれば、格別にリリーフ弁を設けることなく、ポンプ１が高圧で破損するようなことを回避することができる。また、これにより、リリーフ弁とこれに関する管路が不要になり、装置の小型化、組立工数の逓減、コストダウンを図ることができる。

また、このような油圧ポンプ１を備える油圧駆動ユニット１０、油圧ポンプユニット９は、上記の油圧ポンプ１の効果をそれぞれのユニットとして発揮する。

なお、上記スペーサ１ｋは、締付ボルト１ｊを所定の締付力で締め付けることを可能にして、締付ボルト１ｊが緩まないようにすることを目的とするものであり、この緩み止めの問題が解決される場合には、このようなスペーサ１ｋを用いることなく、通常の締付において、例えば、締付ボルト１ｊの首下にスプリングワッシャを介在させ、このスプリングワッシャの弾性力により、上記ポンプ許容油圧に対応した所定圧力を達成するような方法も可能である。

図２（ｄ）に示した段付き締付ボルト１ｎは、図２（ｃ）の締付ボルト１ｊにスペーサ１ｋを一体化したものであり、一般に、リーマボルトとも呼ばれ、この首下部（段部）１ｏの外径がスペーサ１ｋの外径に等しく、また、本体側ハウジング１ｃの取付孔１ｉの谷底径よりも大きくなっているものである。

このような段付き締付ボルト１ｎと、スプリング１ｍとの組み合わせであっても、図２（ｃ）の締付ボルト１ｊ、スペーサ１ｋ、スプリング１ｍの組み合わせと同様の作用効果を生じる。
＜参考例＞

図３（ａ）、（ｂ）は本発明の油圧ポンプの参考例の作動説明図である。これより、既に説明した部分と同じ部分については、同じ符号を付して重複説明を省略する。

この油圧ポンプ１Ａは、図１（ｂ）のギヤポンプ１と比べ、スペーサ１ｋとスプリング１ｍとの組み合わせではなく、図示したように、本体側ハウジング１ｃに固定され、蓋側ハウジング１ｒをその分割面に垂直な方向にスライド可能に収容する枠体１ｐと、この枠体１ｐと蓋側ハウジング１ｒとの間に介在するスプリング１ｓとの組み合わせとなっている点が異なっている。

枠体１ｐは、締付ボルト１ｊで本体側ハウジング１ｃに締付固定され、外形形状的には、図１（ｂ）のギヤポンプ１の蓋側ハウジング１ｂと同様なものとなっている。

蓋側ハウジング１ｒは、この枠体１ｐ内に収容され、スプリング１ｓに付勢されて、ポンプ許容油圧に対応した所定圧力で本体側ハウジング１ｃ油密に当接されている。つまり、蓋側ハウジング１ｒは、油圧ポンプ１Ａの油密が必要とされるギヤ１ｅ、１ｇ、作動油ポート１ｈまわりだけを覆う大きさとなっている。

枠体１ｐは、適所で作動油の流通を許可する非油密な構造、例えば、図に示したような、作動油孔１ｔを備えている。なお、このような作動油孔１ｔを設ける代わりに、枠体自体を蓋側ハウジング１ｒの全周を覆わないような単なる枠構造として、非油密としてもよい。

このような構成の油圧ポンプ１Ａにおいては、通常圧力の運転状態では、図３（ａ）に示すように、本体側ハウジング１ｃと蓋側ハウジング１ｒとは油密に当接していて、作動油の漏れ出しは生じない。

一方、ポンプ１Ａ内の油圧が、許容油圧を超えるものとなると、図３（ｂ）に示すように、蓋側ハウジング１ｒはスプリング１ｓの付勢力に抗してスライドして、本体側ハウジング１ｃと蓋側ハウジング１ｒとの間に隙間が生じ、ここから漏れ出た作動油は、蓋側ハウジング１ｒと枠体１ｐとの隙間、作動油孔１ｔを通って、作動油タンク３内に戻ることとなる。

こうして、この油圧ポンプ１Ａによれば、図１（ｂ）のギヤポンプ１と同様の効果を発揮することができ、また、この油圧ポンプ１Ａを備える油圧駆動ユニット、油圧ポンプユニットは、この油圧ポンプ１Ａの効果をそれぞれのユニットとして発揮する。

図４（ａ）、（ｂ）は本発明の油圧ポンプの他例の作動説明図、（ｃ）は（ｂ）の正面図、（ｄ）は（ｂ）のＡＡ断面図である。

この油圧ポンプ１Ｂは、図示するように、図１の油圧ポンプ１に比べ、本体側ハウジング１ｃに締付ボルト１ｗで固定され、全体が弾性体で構成され、その一部分１ｖがポンプ許容油圧を受けた場合に弾性変形するように構成された蓋側ハウジング１ｕを備えている点が異なっている。

この蓋側ハウジング１ｕは、図４（ｃ）で解るように、油密に関連する回転駆動ギヤ１ｅ、回転ギヤ１ｇまわりと締め付け部分とだけを覆うような形状であって、締付ボルト１ｗによる締付力が直接に及ばないような突起部分１ｖが形成されている。

通常の運転状態では、図４（ａ）に示す状態となり、ポンプ許容油圧を超える油圧が生じると、図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、この部分１ｖが弾性変形して、油圧ポンプ１Ｂ内の作動油を逃がして、作動油タンク３内に戻すようになっている。

こうして、この油圧ポンプ１Ｂによれば、図１（ｂ）のギヤポンプ１と同様の効果を発揮することができ、また、この油圧ポンプ１Ｂを備える油圧駆動ユニット、油圧ポンプユニットは、この油圧ポンプ１Ｂの効果をそれぞれのユニットとして発揮する。

なお、上記実施例１から３では、油圧ポンプとして、ギヤポンプの例について説明したが、本発明の油圧ポンプの作動油逃がし構造は、このポンプのギヤ部分に拘束されるものではなく、他の油圧ポンプ、例えば、ベーンポンプなどにも適用可能なものである。

また、油圧アクチュエータとしては、ここで説明する油圧シリンダ以外に、油圧による駆動力をトルクとして出力する油圧ロータリアクチュエータも含まれる。

本発明の油圧ポンプ、油圧ポンプユニット、油圧駆動ユニットは、よりコンパクト化、コストダウンが要求されるあらゆる産業分野に用いることができる。

本発明の油圧ポンプを備えた油圧駆動ユニットの一例を示すもので、（ａ）はその油圧回路図、（ｂ）は（ａ）の油圧ポンプの概念的な縦断面図、（ｃ）は（ｂ）の概念的な正面図 （ａ）、（ｂ）は図１（ｂ）の油圧ポンプの作動説明図、（ｃ）は（ａ）の要部拡大図、（ｄ）は、本発明の油圧ポンプの他例の要部拡大図 （ａ）、（ｂ）は本発明の油圧ポンプの他例の作動説明図 （ａ）、（ｂ）は本発明の油圧ポンプの他例の作動説明図、（ｃ）は（ｂ）の正面図、（ｄ）は（ｂ）のＡＡ断面図 従来の油圧ポンプを備えた油圧駆動ユニットを示すもので、（ａ）は、その油圧回路図、（ｂ）は、その一部破断の全体図、（ｃ）は、その油圧ポンプの正面図、（ｄ）は（ｃ）の縦断面図

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ 油圧ポンプ
１ａ ハウジング
１ｂ 蓋側ハウジング
１ｃ 本体側ハウジング
１ｄ 回転軸
１ｉ 取付孔
１ｊ 締付ボルト
１ｋ スペーサ
１ｍ スプリング
１ｎ 段付き締付ボルト
１ｏ 首下部（段部）
１ｐ 枠体
１ｒ 蓋側ハウジング
１ｓ スプリング
１ｕ 作動油孔
１ｖ 蓋側ハウジング
１ｗ 突起部分
１１ 電動モータ
２ 油圧アクチュエータ
３ 作動油タンク
４ オペレートチェック弁
５ 切換弁
９ 油圧ポンプユニット
１０ 油圧駆動ユニット

Claims (5)

1. 少なくとも油圧ポンプと作動油タンクとを一体化し、前記油圧ポンプのハウジングが前記作動油タンク内に収容される構成の油圧ポンプユニットで用いられる油圧ポンプであって、
   前記ハウジングが油圧ポンプの回転軸に垂直な面で分割された本体側ハウジングと蓋側ハウジングとを備え、この蓋側ハウジングを本体側ハウジングに対して、ポンプ許容油圧に対応した所定圧力で油密に当接させ、前記所定圧力を越える作動油を、前記本体側ハウジングと蓋側ハウジングとの間から前記作動油タンクに漏れ出させることを特徴とする油圧ポンプ。
2. 前記所定圧力での油密な当接は、前記蓋側ハウジングの取付孔と締付ボルトとの間に嵌め込まれ、前記本体側ハウジングに対して該締付ボルトの締付固定を達成させるスペーサと、締付固定後の該締付ボルトの首下と前記蓋側ハウジングとの間に介在して前記所定圧力を発生するスプリングとによって実現されることを特徴とする請求項１記載の油圧ポンプ。
3. 前記所定圧力での油密な当接は、前記本体側ハウジングに締付ボルトで固定され、全体が弾性体で構成され、その一部分が前記ポンプ許容油圧を受けた場合に弾性変形するように構成された蓋側ハウジングによって実現されることを特徴とする請求項１記載の油圧ポンプ。
4. 請求項１から３のいずれか記載の油圧ポンプを備えたことを特徴とする油圧ポンプユニット。
5. 請求項４記載の油圧ポンプユニットに、更に、少なくとも、前記油圧ポンプを駆動する電動モータ、前記油圧ポンプからの作動油によって駆動される油圧アクチュエータを一体化したことを特徴とする油圧駆動ユニット。

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