JP6141956B1 - 自動走行式芝刈機 - Google Patents

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Abstract

【課題】電動方式と手動方式とを選択して、自動走行式芝刈機を生産することが可能であって、しかも生産コストの低減化を図ること。【解決手段】自動走行式芝刈機10は、走行輪17,18を有している走行フレーム11に対し、カッタブレード駆動用モータ41を保持して昇降可能なモータ保持部材13と、該モータ保持部材を昇降させる昇降駆動部材14と、該昇降駆動部材を電動によって駆動する昇降用モータ61と手動によって駆動する手動駆動機構80のいずれか一方とを備えている。該走行フレームは、該昇降駆動部材を支持可能な支持部75,28と、該昇降用モータを取り付け可能なモータ取付部76と、該手動駆動機構を取り付け可能な手動駆動機構取付部95〜98とを有する。該走行フレームを上から見て、該モータ取付部と該手動駆動機構取付部とは、該支持部を中心として互いに異なる位相に位置している。【選択図】図1

Description

本発明は、自動走行式芝刈機の改良技術に関する。
芝刈機のなかには、作業者が操縦することなく、自主的に走行可能な自動走行式芝刈機がある。この自動走行式芝刈機は、走行輪によって芝地を自動的に走行しつつ、略水平に回転するカッタブレードによって芝草を刈ることが可能であり、いわゆるロボット芝刈機として知られている。
カッタブレードを駆動する芝刈り用モータは、モータ保持部材によって保持されている。走行輪を備えたフレームに対し、モータ保持部材を昇降させることによって、芝刈り用モータの高さを調節することができる。この結果、芝地に対するカッタブレードの高さ、いわゆる芝刈り高さを調節することができる。モータ保持部材を昇降させる方式には、特許文献1から知られている電動方式と、特許文献2から知られている手動方式とがある。
特許文献1で知られている自動走行式芝刈機は、芝刈り用モータを保持したモータ保持部材と、このモータ保持部材に設けられたラックと、このラックに噛み合わされてモータ保持部材を昇降させるネジ部と、このネジ部を駆動するギヤ駆動用モータとを備えている。モータ保持部材とネジ部とギヤ駆動用モータとは、フレームに取り付けられている。モータ保持部材とラックは、回転を規制されるとともに、上下方向の移動を許容されている。ギヤ駆動用モータによってネジ部を回転させることにより、ラックが昇降する。この結果、モータ保持部材が昇降することにより、芝刈り用モータとカッタブレードの高さを調節することができる。
特許文献2で知られている自動走行式芝刈機は、芝刈り用モータを保持したモータ保持部材と、このモータ保持部材を昇降させる昇降駆動部材と、この昇降駆動部材を手動によって駆動する手動駆動機構とを備えている。モータ保持部材と昇降駆動部材と手動駆動機構とは、フレームに取り付けられている。モータ保持部材は、回転を規制されるとともに、上下方向の移動を許容されている。昇降駆動部材は、上下方向の移動を規制されるとともに、回転を許容されている。手動駆動機構は、昇降駆動部材に設けられた従動ギヤと、この従動ギヤに噛み合わされた駆動ギヤと、この駆動ギヤを手動によって回転操作する操作ノブとからなる。操作ノブを回すことにより、昇降駆動部材が回転する。この結果、モータ保持部材が昇降することにより、芝刈り用モータとカッタブレードの高さを調節することができる。
モータ保持部材を昇降させる方式は、自動走行式芝刈機の機種によって適宜設定されている。ところが、電動方式の昇降装置と手動方式の昇降装置とでは、構成が大きく相違するので、方式毎の専用部品も多い。方式毎の専用部品を生産する必要があるので、自動走行式芝刈機の生産コストの低減化を図る上で、不利である。
国際公開第2014/007694号 欧州特許出願公開第2783563号明細書
本発明は、電動方式と手動方式とを選択して、自動走行式芝刈機を生産することが可能であって、しかも生産コストの低減化を図ることができる技術を、提供することを課題とする。
本発明によれば、自動走行式芝刈機は、走行輪を有している走行フレームに対し、カッタブレード駆動用モータを保持して昇降可能なモータ保持部材と、このモータ保持部材を昇降させる昇降駆動部材と、この昇降駆動部材を電動によって駆動する昇降用モータと手動によって駆動する手動駆動機構のいずれか一方とを、備えている。
前記走行フレームは、前記昇降駆動部材を支持可能な支持部と、前記昇降用モータを取り付け可能なモータ取付部と、前記手動駆動機構を取り付け可能な手動駆動機構取付部とを有する。前記走行フレームを上から見て、前記モータ取付部と前記手動駆動機構取付部とは、前記支持部を中心として互いに異なる位相に位置している。
このため、モータ保持部材を電動方式によって昇降させる場合には、走行フレームのモータ取付部に昇降用モータを取り付けることができる。一方、モータ保持部材を手動方式によって昇降させる場合には、走行フレームの手動駆動機構取付部に手動駆動機構を取り付けることができる。しかも、モータ取付部と手動駆動機構取付部とは、支持部を中心として互いに異なる位相に位置している。このため、モータ保持部材と手動駆動機構取付部とが干渉し合うことはない。従って、モータ保持部材を昇降させる方式が、電動方式と手動方式の2種類あるにもかかわらず、少なくとも、走行フレームとモータ保持部材と昇降駆動部材とを共用化することができる。つまり、電動方式と手動方式とで共用部品の種類を、極力増やすことができる。この結果、電動方式と手動方式とを選択して、自動走行式芝刈機を生産することが可能であって、しかも生産コストの低減化を図ることができる。
好ましくは、前記手動駆動機構は、手動によって回転操作する操作部材と、この操作部材の操作力を前記昇降駆動部材に伝達する伝達機構とからなる。前記走行フレームは、前記走行輪を備えたアンダフレームと、このアンダフレームの上に設けられたアッパフレームとからなる。前記アンダフレームと前記アッパフレームとの間には、前記伝達機構を収納する収納部が形成されている。前記操作部材は、前記アッパフレームの外方に位置している。このアッパフレームには、前記操作部材の操作力を前記伝達機構に伝達するための伝達軸が貫通することが可能な、貫通孔が形成されている。
このため、手動駆動機構のなかの伝達機構だけを、アンダフレームとアッパフレームとの間の収納部に、収納し且つ取り付けることができる。アッパフレームの外方に位置している操作部材の操作力は、アッパフレームの貫通孔を貫通した伝達軸によって、収納部内の伝達機構に伝達される。従って、昇降駆動部材を支持するための支持部の側方に、小型の手動駆動機構取付部を容易に設けることができる。
本発明では、電動方式と手動方式とで、共用部品の種類を極力増やすことができる。このため、電動方式と手動方式とを選択して、自動走行式芝刈機を生産することが可能であって、しかも生産コストの低減化を図ることができる。
本発明による自動走行式芝刈機を側方から見た断面図である。 図1に示される走行フレームとカッタブレードとカッタブレード駆動用モータとモータ保持部材と昇降駆動部材と駆動機構の拡大図である。 図2の3−3線に沿った断面図である。 図2の4矢視線方向の図である。 図1に示される走行フレームとモータ保持部材と昇降駆動部材と駆動機構の分解図である。 図4に示される昇降用モータの代わりに手動駆動機構を備えたアンダフレームと昇降駆動部材の平面図である。 図6の7−7線に沿った断面図である。 図6に示される走行フレームとモータ保持部材と昇降駆動部材と手動駆動機構の分解図である。
本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。
実施例に係る自動走行式芝刈機について、図面に基づき説明する。なお、Frは前側、Rrは後側、Leは左側、Riは右側を示す。
図1に示されるように、自動走行式芝刈機10は、作業者が操縦することなく自主的に走行可能な形式の作業機の一種である。この自動走行式芝刈機10は、4つの走行輪17,18(右側のみを示す。)によって芝地GLを自動的に走行しつつ、略水平に回転するカッタブレード12によって芝草を刈ることが可能であり、いわゆるロボット芝刈機として知られている。以下、この自動走行式芝刈機10のことを、単に「芝刈機10」と略称する。
芝刈機10は、走行フレーム11とカッタブレード12とモータ保持部材13と昇降駆動部材14と駆動機構15(図3参照)と化粧カバー16とを含む。モータ保持部材13と昇降駆動部材14と駆動機構15とは、走行フレーム11に備えている。走行フレーム11は、4つの走行輪17,18を備えたアンダフレーム20と、このアンダフレーム20の上に設けられたアッパフレーム30とからなる。このアッパフレーム30は、アンダフレーム20に対して取り外し可能に取り付けられている。さらに、このアッパフレーム30は、化粧カバー16によって上から覆われている。この化粧カバー16は、アッパフレーム30に対して取り外し可能に取り付けられている。
4つの走行輪17,18の内訳は、走行フレーム11の前部に備えた左右の前輪17と、走行フレーム11の後部に備えた左右の後輪18とである。左右の後輪18は、左右の走行用モータ19(左右の電動モータ19)によって、個別に駆動される。左右の走行用モータ19が互いに等速で正転、または互いに等速で逆転することによって、芝刈機10は前後方向に直進走行をする。また、左右の走行用モータ19のいずれか一方だけが逆転することによって、この芝刈機10は旋回する。
カッタブレード12(芝刈り作業部12)は、走行フレーム11の中央の下方に位置しており、カッタブレード駆動用モータ41によって駆動される。このカッタブレード駆動用モータ41は、下端から下方の芝地GLへ向かって走行フレーム11の下方へ延びた、出力軸41a(回転軸41a)を有する。この出力軸41aは、走行フレーム11の上下方向に延びており、水平な芝地GL、つまり地面GLに対して略垂直になる。好ましくは、この出力軸41aは、鉛直線VHに対し上から後下方へ若干傾いている。芝刈機10が前進走行しつつ、カッタブレード12によって刈った後の芝面に対して、このカッタブレード12が擦らないための配慮である。
図1及び図2に示されるように、アッパフレーム30はアンダフレーム20から上方へ所定の間隔を有して位置している。このため、アンダフレーム20とアッパフレーム30との間には、収納部33(伝達機構収納部33)が形成されている。以下、この伝達機構収納部33について、詳しく説明する。
アンダフレーム20の中央の上面には、上方へ膨出した平面視略矩形状の膨出部21が一体に形成されている。以下、この膨出部21のことを、アンダフレーム側膨出部21という。このアンダフレーム側膨出部21の天板22は、略水平な平板である。このアンダフレーム側膨出部21の内部には、下端を開放した収納空間23が形成されている。以下、この収納空間23のことを「アンダフレーム側収納部23」又は単に「収納部23」という。
芝刈機10を上から見て、アッパフレーム30のなかの、膨出部31に重なる部分には、上方へ膨出した膨出部31が一体に形成されている。この膨出部31の内部は、下端を開放している。この膨出部31のことを、アッパフレーム側膨出部31という。このアッパフレーム側膨出部31の天板32は、略水平な平板であり、アンダフレーム側膨出部21の天板22に対して略平行である。
アッパフレーム側膨出部31は、アンダフレーム側膨出部21のなかの、上半分を実質的に(概ね)覆っている。各天板22,32間は、予め設定された所定の間隔を有している。この結果、各天板22,32間には、アッパフレーム側膨出部31によって囲まれた、収納空間33が形成されている。以下、この収納空間33のことを「伝達機構収納部33」又は単に「収納部33」という。
図2に示されるように、前記アンダフレーム側収納部23には、モータ保持部材13が収納されている。このモータ保持部材13は、カッタブレード駆動用モータ41を収容し且つ保持しており、走行フレーム11に対して昇降可能である。つまり、モータ保持部材13は、アンダフレーム20に対して、回転を規制されるとともに、上下方向の移動を許容されている。例えば、ガイドレール43と、ガイドレール43に案内されて上下に移動可能なスライダ44との組合せ構造によって、モータ保持部材13は、上下方向の移動のみを許容される。ガイドレール43は、アンダフレーム側膨出部21の内壁面に設けられて上下方向に延びている。スライダ44は、モータ保持部材13の外壁面に設けられている。
昇降駆動部材14は、駆動機構15(図3参照)に駆動されて、モータ保持部材13を昇降させる。例えば、この昇降駆動部材14は、モータ保持部材13を昇降させるネジ部51(ウォームを含む)によって構成されている。このネジ部51は、上下方向へ延びる駆動軸52に対し、軸線に沿って形成された雄ネジである。この駆動軸52は、鉛直線VHに対して平行である。モータ保持部材13の外壁には、ネジ部51に噛み合わされるラック53が設けられている。このラック53に形成された複数の歯は、上下方向に配列されている。ネジ部51の捩れ角は、ラック53からの負荷によって逆転されない大きさに、設定されることが好ましい。ネジ部51と駆動軸52は、前記アンダフレーム側収納部23に収納されている。
モータ保持部材13を駆動機構15(図3参照)によって昇降させる方式は、芝刈機10の機種に応じて、電動方式と手動方式とに適宜設定される。電動方式の駆動機構15は、図3に示されるように、昇降駆動部材14を電動によって駆動する昇降用モータ61を採用している。手動方式の駆動機構15は、図6に示されるように、昇降駆動部材14を手動によって駆動する手動駆動機構80を採用している。芝刈機10は、走行フレーム11に対して、昇降用モータ61と手動駆動機構80のいずれか一方を備える。
先に、電動方式を採用した駆動機構15について説明する。図3に示されるように、電動方式を採用した駆動機構15は、昇降用モータ61を用いている。この昇降用モータ61は、減速機構を内蔵するとともに、上端から上方へ向かって延びた出力軸61a(モータ軸61a)を有しており、昇降駆動部材14を電動によって駆動する。出力軸61aは、駆動軸52に対し平行であり、駆動ギヤ62を有する。
駆動軸52の上端には、駆動ギヤ62に噛み合う従動ギヤ63が設けられている。駆動ギヤ62の回転速度は、駆動ギヤ62と従動ギヤ63との組合せによって減速される。駆動軸52の上端部には、ねじりコイルばね64が巻かれている。このねじりコイルばね64は、ネジ部51によってラック53を上昇させる方向に、従動ギヤ63を付勢している。駆動ギヤ62と従動ギヤ63とは、伝達機構収納部33に収納されている。
図2〜図4に示されるように、昇降用モータ61が発生した動力は、駆動ギヤ62と従動ギヤ63とを介して駆動軸52に伝わり、ネジ部51が回転する。このネジ部51の回転に従って、ラック53が昇降する。この結果、モータ保持部材13が昇降することにより、カッタブレード駆動用モータ41とカッタブレード12の高さを調節することができる。
図2、図3及び図5に示されるように、アンダフレーム20の上部には電動用ブラケット70が取り付けられている。この電動用ブラケット70は、板材の折り曲げ成型品である。詳しく述べると、この電動用ブラケット70は、板面を前後方向に向けた縦板状の脚板71と、この脚板71の下端から後方へ延びた横板状のベース板72と、脚板71の上端から前方へ延びた横板状のブラケット板73とからなる。
ベース板72は、アンダフレーム20から上方へ突出したボス24に、ビス25によって取り付けられている。ブラケット板73の前端には、フランジ74が形成されている。このフランジ74は、アンダフレーム側膨出部21の天板22から上方へ突出したボス26に、ビス27によって取り付けられている。
ブラケット板73には、上部支持部75とモータ取付部76と出力軸支持部77とが形成されている。上部支持部75は、昇降駆動部材14のなかの駆動軸52の上端部を、回転可能に支持するように、ブラケット板73に設けられた、上下に貫通した円筒部である。モータ取付部76は、昇降用モータ61の上部をビス78によって取り付け可能である。出力軸支持部77は、昇降用モータ61の出力軸41aを回転可能に支持するように、ブラケット板73に設けられた、上下に貫通した円筒部である。例えば、この上部支持部75と出力軸支持部77は、ブラケット板73にバーリング加工が施されることによって、ブラケット板73に一体形成されている。
さらに、アンダフレーム20の上部には、下部支持部28が形成されている。この下部支持部34は、昇降駆動部材14のなかの駆動軸52の下端部を、回転可能に支持する。このように、上下の支持部75,28は、昇降駆動部材14を支持可能である。
以上の説明から明らかなように、電動用ブラケット70は走行フレーム11に取り付けられている。このため、走行フレーム11は、昇降駆動部材14を支持可能な支持部75,28と、昇降用モータ61を取り付け可能なモータ取付部76とを有する。
次に、手動方式を採用した駆動機構15について説明する。図6及び図7に示されるように、手動方式を採用した駆動機構15は、手動駆動機構80を用いている。この手動駆動機構80は、昇降駆動部材14を手動によって駆動する。この場合には、昇降駆動部材14は、そのまま共用する。
図6〜図8に示されるように、手動駆動機構80は、手動によって回転操作する操作部材81と、この操作部材81の操作力を昇降駆動部材14に伝達する伝達機構82と、操作部材81の操作力を伝達機構82に伝達するための伝達軸83とからなる。
操作部材81は、回転可能な摘みによって構成されており、アッパフレーム30の外方(上方)に位置している。より具体的には、この操作部材81は、アッパフレーム30の天板32の真上に位置しており、上下方向へ延びた伝達軸83の上端部に設けられている。この伝達軸83は、駆動軸52に対して平行であって、天板32の内外に延びている。
伝達機構82は、伝達軸83の下部に一体的に設けられた第1ギヤ91と、この第1ギヤ91に噛み合った第2ギヤ92と、この第2ギヤ92に一体に設けられた第3ギヤ93と、この第3ギヤ93に噛み合った第4ギヤ94とからなる。各ギヤ91〜94は平歯車である。伝達機構82は、伝達機構収納部33に収納されている。
アッパフレーム30のなかの、アッパフレーム側膨出部31の天板32には、第1軸受95が設けられている。この第1軸受95は、上下に貫通した貫通孔95aを有する。この貫通孔95aには、伝達軸83が貫通することが可能である。つまり、貫通孔95aは、伝達軸83を回転可能に支持する。
伝達軸83のなかの、第1ギヤ91よりも下方へ突出した下端部は、第2軸受96によって回転可能に支持されている。第2ギヤ92の上端に形成された嵌合凹部は、アッパフレーム側膨出部31の天板32から下方へ延びた支持軸97(第3軸受97)によって回転可能に支持されている。第3ギヤ93は、第2ギヤ92の同心に且つ真下に位置している。第3ギヤ93の下端から下方へ延びた軸93aは、第4軸受98によって回転可能に支持されている。第4軸受98は、第3軸受97に対して同心に位置している。第2軸受96と第4軸受98とは、ロアフレーム側膨出部21の天板22から上方へ延びている。
このように、第1、第2、第3及び第4軸受95〜98は、手動駆動機構80の各部位を取り付ける部分(支持部分)なので、以下、適宜「手動駆動機構取付部95〜98」という。つまり、走行フレーム11は、前記支持部75,28と前記モータ取付部76の他に、手動駆動機構80を取り付け可能な手動駆動機構取付部95〜98を有する。この手動駆動機構取付部95〜98は、伝達機構収納部33に設けられている。
このように、駆動機構15に手動方式を採用した場合には、電動用ブラケット70(図2参照)の代わりに手動用ブラケット70Aを用いる。この手動用ブラケット70Aの基本的な構成は、電動用ブラケット70に対して同じである。つまり、手動用ブラケット70Aの構成は、電動用ブラケット70に対し次の点で相違して、その他の構成は同じである。第1に、ブラケット板73は、モータ取付部76と出力軸支持部77とを廃止しており、その分、小型化している。第2に、フランジ74を廃止している。
図4及び図6に示されるように、走行フレーム11を上から見て、モータ取付部76と手動駆動機構取付部95〜98とは、支持部75,28を中心として互いに異なる位相に位置している。
詳しく述べると、図3に示されるように、上下の支持部75,28の中心P1を、第1中心点P1とする。モータ取付部76の中心P2を、第2中心点P2とする。図7に示されるように、第3及び図4軸受97,98の中心P3を、第3中心点P3とする。第1及び2軸受95,96の中心P4を、第4中心点P4とする。
図4及び図6に示されるように、走行フレーム11を上から見て、第1中心点P1と第2中心点P2とを通る直線A1を、第1線A1とする。第1中心点P1と第3中心点P3とを通る直線A2を、第2線A2とする。第1中心点P1と第4中心点P4とを通る直線A3を、第3線A3とする。
第1中心点P1を中心として、第1線A1と第2線A2と第3線A3とは、互いに異なる位相に位置している。つまり、走行フレーム11を上から見て、第1線A1に対し、第2線A2は図反時計回りに約70°位相がずれている。この第2線A2に対し、第3線A3は図反時計回りに約40°位相がずれている。
このため、図4に示されるように、モータ保持部材13を電動方式によって昇降させる場合には、走行フレーム11のモータ取付部76に昇降用モータ61を取り付けることができる。一方、図6に示されるように、モータ保持部材13を手動方式によって昇降させる場合には、走行フレーム11の手動駆動機構取付部95〜98に手動駆動機構80を取り付けることができる。しかも、モータ取付部76と手動駆動機構取付部95〜98とは、支持部75,28を中心として互いに異なる位相に位置している。このため、モータ保持部材13と手動駆動機構取付部95〜98とが干渉し合うことはない。
走行フレーム11は、モータ保持部材13を昇降させる方式にかかわらず、支持部75,28とモータ取付部76と手動駆動機構取付部95〜98を有する。従って、モータ保持部材13を昇降させる方式が、電動方式と手動方式の2種類あるにもかかわらず、少なくとも、走行フレーム11とモータ保持部材13と昇降駆動部材14とを共用化することができる。つまり、電動方式と手動方式とで共用部品の種類を、極力増やすことができる。この結果、電動方式と手動方式とを選択して、芝刈機10を生産することが可能であって、しかも生産コストの低減化を図ることができる。
また、図7に示されるように、手動駆動機構80のなかの伝達機構82だけを、アンダフレーム20とアッパフレーム30との間の収納部33(伝達機構収納部33)に、収納し且つ取り付けることができる。アッパフレーム30の外方に位置している操作部材81の操作力は、アッパフレーム30の貫通孔95aを貫通した伝達軸83によって、収納部33内の伝達機構82に伝達される。従って、昇降駆動部材14を支持するための支持部75,28の側方に、小型の手動駆動機構取付部95〜98を容易に設けることができる。
本発明の自動走行式芝刈機10は、自主的に走行可能な無人走行式芝刈機に採用するのに好適である。
10 自動走行式芝刈機
11 走行フレーム
12 カッタブレード
13 モータ保持部材
14 昇降駆動部材
15 駆動機構
17 走行輪(前輪)
18 走行輪(後輪)
20 アンダフレーム
28 支持部(下部支持部)
30 アッパフレーム
33 収納部(伝達機構収納部)
41 カッタブレード駆動用モータ
61 昇降用モータ
70 電動用ブラケット
70A 手動用ブラケット
75 支持部(上部支持部)
76 モータ取付部
80 手動駆動機構
81 操作部材
82 伝達機構
83 伝達軸
95 手動駆動機構取付部(第1軸受)
95a 貫通孔
96 手動駆動機構取付部(第2軸受)
97 手動駆動機構取付部(第3軸受)
98 手動駆動機構取付部(第4軸受)

Claims (2)

  1. 走行輪を有している走行フレームに対し、
    カッタブレード駆動用モータを保持して昇降可能なモータ保持部材と、
    このモータ保持部材を昇降させる昇降駆動部材と、
    この昇降駆動部材を電動によって駆動する昇降用モータと、手動によって駆動する手動駆動機構の、いずれか一方とを備えた、自動走行式芝刈機であって、
    前記走行フレームは、前記昇降駆動部材を支持可能な支持部と、前記昇降用モータを取り付け可能なモータ取付部と、前記手動駆動機構を取り付け可能な手動駆動機構取付部とを有し、
    前記走行フレームを上から見て、前記モータ取付部と前記手動駆動機構取付部とは、前記支持部を中心として互いに異なる位相に位置していることを特徴とする自動走行式芝刈機。
  2. 前記手動駆動機構は、手動によって回転操作する操作部材と、この操作部材の操作力を前記昇降駆動部材に伝達する伝達機構とからなり、
    前記走行フレームは、前記走行輪を備えたアンダフレームと、このアンダフレームの上に設けられたアッパフレームとからなり、
    前記アンダフレームと前記アッパフレームとの間には、前記伝達機構を収納し且つ取り付ける収納部が形成されており、
    前記操作部材は、前記アッパフレームの外方に位置し、
    このアッパフレームには、前記操作部材の操作力を前記伝達機構に伝達するための伝達軸が貫通することが可能な、貫通孔が形成されており、
    前記手動駆動機構取付部は、前記収納部に設けられていることを特徴とする請求項1記載の自動走行式芝刈機。
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