JP6631233B2 - 制動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制動力を制御する制動力制御装置に関する。

従来、車両の制動力制御装置は、ブレーキペダルの操作量に応じて制動力の大きさを決定している。
この場合、車輪を通して車両に加わる制動力は、車両の総重量（車両自体の重量と乗車人員および荷物を含む搭載重量との総和）と、路面の摩擦係数とによって決まるため、ブレーキペダルの操作量が一定の場合、車両の総重量によって減速度（制動距離）が影響を受けることになる。
そこで、車両の総重量を検出すると共に、検出された車両の総重量に応じて制動力を調整することで車両の総重量によらず一定の減速度が得られるようにした制動力制御装置が提案されている（特許文献１参照）。
また、車両の重量に基いて算出した制動力を、各車輪の動的荷重に基いて各車輪に分配することで、ブレーキ操作量に対して一定の目標減速度を得るようにした制動力制御装置が提案されている（特許文献２参照）。

特開昭６４−８３４３９号公報 特開平０８−１０８８３４号公報

しかしながら、上記従来技術は、車両の総重量や車輪の動的荷重を考慮して各車輪の制動力を調整することに留まっている。
すなわち、各車輪の制動力の調整に際しては、制動時に車両に作用する慣性力による車両の後輪から前輪への荷重の移動を考慮した各車輪の垂直荷重に比例するように制動力を配分する理想制動力配分に近づくようにすることが、前輪および後輪の制動力を有効に利用する上で好ましいが、上記従来技術では、理想制動力配分については特に考慮されていない。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、前輪および後輪の制動力を有効に利用する上で有利な制動力制御装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は、車両の前輪および後輪の各車輪のそれぞれの制動力を個別に制御する制動力制御部を備える制動制御装置であって、前記前輪に加わる前記車両の重量と前記後輪に加わる前記車両の重量との配分である車両重量配分を推定する車両重量配分推定部と、前記推定された車両重量配分に対応して前輪および後輪の制動力の理想制動力配分を決定する理想制動力配分決定部とを備え、前記制動力制御部による前記各車輪の制動力の制御は、前記決定された理想制動力配分に基いてなされ、前記車両重量配分推定部による車両重量配分の推定は、前記前輪の減速度から前記後輪の減速度を減じた差分値に基いてなされることを特徴とする。
また、本発明は、前記制動力制御部による前記各車輪の制動力の制御は、前記差分値が負の値でかつその絶対値が大きくなるほど前記前輪の制動力を大きくし、前記差分値が正の値でかつその絶対値が大きくなるほど前記後輪の制動力を大きくするようになされることを特徴とする。
また、本発明は、前記制動力制御部による前記各車輪の制動力の制御は、前記車両全体の実減速度が前記車両に対する要求減速度と一致するようになされることを特徴とする。

本発明によれば、車両重量配分に応じた理想制動力配分で前輪、後輪を制動するため、前輪および後輪の制動力を有効に利用する上で有利となり、車両の制動を効率よく行なう上で有利となる。
また、本発明によれば、専用の部材を設けることなく既存の車輪速センサを用いることで車両重量配分の推定を行なうことができ、構成の簡素化、部品コストの抑制を図る上で有利となる。
また、本発明によれば、車両重量配分が標準的なものであっても、フロントヘビー傾向であっても、リアヘビー傾向であっても前輪および後輪の制動力を有効に利用する上で有利となり、車両の制動を効率よく行なう上で有利となる。
また、本発明によれば、車両重量配分が標準的なものであっても、フロントヘビー傾向であっても、リアヘビー傾向であっても、車両全体の実減速度を一定にすることができ、制動操作時の違和感を抑制する上で有利となる。

車両のブレーキ機構を示す説明図である。 制動力制御装置の構成を示すブロック図である。 前軸重量Ｗｆ、後軸重量Ｗｒ、路面の摩擦係数μ、車体の重心高Ｈ、ホイールベースＬ、車両の減速度αを定義を示す説明図である。 重量配分推定値Ａと理想制動力配分との関係を示す線図である。 重量配分推定値Ａと前輪側係数Ｋとの関係を示す線図である。 重量配分推定値Ａと後輪側係数ｋとの関係を示す線図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる制動力制御装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
まず、実施の形態にかかる制動力制御装置が搭載された車両のブレーキ機構について説明する。
図１は、車両のブレーキ機構を示す説明図である。
図示するように、マスタシリンダ３には、液路２を介してホイールシリンダ１Ａ〜１Ｄが接続されており、ドライバがブレーキペダル５を踏み込むと、このブレーキペダル５の操作に応じてマスタシリンダ３内のブレーキ液（作動流体）が加圧されるとともに、液路２を介してブレーキ液が各ホイールシリンダ１Ａ〜１Ｄに供給されるようになっている。なお、ホイールシリンダ１Ａ〜１Ｄは、図３に示す車両１０の前後左右の各車輪１１に対応してそれぞれ設けられている。なお、図３において符号１１Ｆは前輪、符号１１Ｒは後輪を示す。また、図１において、符号２２Ａ、２２Ｂは各前輪１１Ｆに設けられた前輪制動部、２２Ｃ、２２Ｄは各後輪１１Ｒに設けられた後輪制動部を示す。

図示するように、上記液路２は、例えばX配管の場合は左前輪と右後輪の液路２Ｆと右前輪と左後輪の液路２Ｒとの２系統の液路（第１流体通路）から構成されており、上記左前輪と右後輪の液路２Ｆはその下流側で２つの液路２Ａ、２Ｂに分岐している。そして、左前輪のホイールシリンダ１Ａ、右後輪のホイールシリンダ１Ｂにこれらの液路２Ａ、２Ｂがそれぞれ接続されている。
また、同様に、右前輪と左後輪の液路２Ｒもその下流側で２つの液路２Ｃ、２Ｄに分岐しており、右前輪のホイールシリンダ１Ｃ、左後輪のホイールシリンダ１Ｄに液路２Ｃ、２Ｄがそれぞれ接続されている。

そして、ブレーキペダル５を踏み込むとこれらの各液路２Ａ〜２Ｄを介してホイールシリンダ１Ａ〜１Ｄに液圧が生じ、このブレーキ液の液圧に応じた制動力が各ホイールシリンダ１Ａ〜１Ｄで発生するようになっている。
各車輪１１に設けられた制動部２２Ａ〜２２Ｄがディスクブレーキで構成されている場合、ホイールシリンダ１Ａ〜１Ｄで発生した制動力により、不図示のブレーキキャリパが車輪１１と共に回転する不図示のディスクローターを押し付けて車輪１１の制動がかけられる。
また、例えば後輪用制動部２２Ｂ、２２Ｄがドラムブレーキで構成されている場合、後輪のホイールシリンダ１Ｂ、１Ｄで発生した制動力により、不図示のブレーキシューが車輪１１と共に回転する不図示のブレーキドラムを押し付けて車輪１１の制動がかけられる。
すなわち、前輪用制動部２２Ａ、２２Ｃは、前輪用制動部材（ブレーキキャリパ）を前輪と一体に回転する前輪用被制動部材（ディスクロータ）に押し付けるものである。
後輪用制動部２２Ｂ、２２Ｄは、後輪用制動部材（ブレーキキャリパ、あるいは、ブレーキシュー）を前輪と一体に回転する後輪用被制動部材（ディスクロータ、あるいは、ブレーキドラム）に押し付けるものである。
ところで、図示するように、上記マスタシリンダ３と各ホイールシリンダ１Ａ〜１Ｄとの間には、各種のバルブや液路をそなえたハイドロリックユニット６が設けられている。

このハイドロリックユニット６は、ブレーキペダル５の操作の有無に関わらず、車両１０の運転状態に応じてブレーキ液を各ホイールシリンダ１Ａ〜１Ｄに独立して給排することにより、各ホイールシリンダ１Ａ〜１Ｄで発生する制動力を個々に制御することができるようになっている。

以下、ハイドロリックユニット６について説明すると、このハイドロリックユニット６内には、左前輪と右後輪の液路２Ｆ及び右前輪と左後輪の液路２Ｒ上にそれぞれ切替弁８が設けられている。また、切替弁８よりも下流側の各液路２Ａ〜２Ｄ上には、後述するＥＣＵ２６からの制御信号に応じてオンオフされる流体保持弁（以下、単に保持弁という）７Ａ〜７Ｄがそれぞれ設けられている。

また、一方の切替弁８の上流側には、液路（第１流体通路）２Ｒ内のブレーキ液の液圧を検出する液圧センサ（流体圧検出手段）１２が設けられている。この液圧センサ１２は、ドライバがブレーキペダル５を踏み込んだ際のブレーキ液圧を検出するためのものであり、このブレーキ液圧によりドライバが要求する制動力を求めるようになっている。
言い換えると、液圧センサ１２は、車両１０に対する要求減速度を検出する要求減速度検出部を構成している。

また、切替弁８よりも下流側で且つ各保持弁７Ａ〜７Ｄよりも上流側の液路２Ｒ、２Ｆには、ドライバのブレーキペダル操作によるブレーキ液の供給以外に、ブレーキ液を供給するための第２液路（第２流体通路）１３の一端が接続されている。
第２液路１３の他端側にはモータ１４により駆動されるポンプ１５が接続されており、ポンプ１５の上流側及び下流側には、それぞれ逆止弁２４、２５が介装されている。

さらに、上記ポンプ１５とマスタシリンダ３とが、液路１６により接続されている。そして、ポンプ１５が作動すると、マスタシリンダ３から液路１６を介して供給されるブレーキ液が加圧されて、直接各液路２Ａ〜２Ｄに供給されるようになっている。
また、液路１６上にはインテーク弁１７が介装されている。ここで、インテーク弁１７は、液路１６を連通状態又は遮断状態に選択的に切り換えるオンオフ型の電磁弁であって、やはり後述するＥＣＵ２６からの制御信号に基づいてその作動が制御されるようになっている。

一方、保持弁７Ａ〜７Ｄとホイールシリンダ１Ａ〜１Ｄとの間には、それぞれドレーン用の液路２０Ａ〜２０Ｄが接続されており、このドレーン用液路２０Ａ〜２０Ｄには、ＥＣＵ２６からの制御信号に基づいてその作動が制御される減圧弁２１Ａ〜２１Ｄが介装されている。
また、これらのドレーン用液路２０Ａ〜２０Ｄは逆止弁２３を介して液路１６に接続されている。

なお、本実施の形態では、ブレーキ機構がハイドロリックユニット６によりブレーキ液の液圧に応じて各車輪１１に個別に制動力を付与するものであり、ブレーキ機構がアンチロックブレーキ制御（ＡＢＳ制御：Antilock Brake System）を実施する機能を備えている場合について説明する。
しかしながら、ブレーキ機構は各車輪１１に個別に制動力を付与できるものであればよく、従来公知の様々な構成のブレーキ機構が使用可能である。
したがって、ブレーキ機構として、空気圧を用いて各車輪１１に個別に制動力を付与するものや、モータなどの電動アクチュエータによって各車輪１１に個別に制動力を付与するものが使用可能である。

図２は、車両１０の制御系統の構成を示すブロック図である。
車両１０には、制動力制御装置に対応するＥＣＵ２６が設けられている。
ＥＣＵ２６は、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納・記憶するＲＯＭ、制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ、各種データを書き換え可能に保持するＥＥＰＲＯＭ、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成される。

ＥＣＵ２６には、上述した液圧センサ１２以外に、前輪１１Ｆの回転速度を検出する前輪車輪速センサ３０、後輪１１Ｒの回転速度を検出する後輪車輪速センサ３２、ブレーキペダル５の操作の有無を検出するブレーキスイッチ３４が接続されている。
なお、前輪車輪速センサ３０は左右の前輪１１Ｆにそれぞれ設けられ、後輪車輪速センサ３２は左右の後輪１１Ｒにそれぞれ設けられている。
また、図１では液圧センサ１２以外のセンサについては図示を省略している。

また、ＥＣＵ２６には、切替弁８、保持弁７Ａ〜７Ｄ、減圧弁２１Ａ〜２１Ｄ、インテーク弁１７、減圧弁２１Ａ〜２１Ｄ及びモータ１４が接続されており、ＥＣＵ２６で設定された制御信号に基づいて各弁の開閉状態が制御されて各ホイールシリンダ１Ａ〜１Ｄにおける制動力が制御されるようになっている。

ＥＣＵ２６は、上記ＣＰＵが上記制御プログラムを実行することにより、車両重量配分推定部２６Ａと、理想制動力配分決定部２６Ｂと、制動力制御部２６Ｃとして機能する。
車両重量配分推定部２６Ａは、前輪１１Ｆに加わる車両１０の重量と後輪１１Ｒに加わる車両１０の重量との配分である車両重量配分を推定するものである。
本実施の形態では、車両重量配分推定部２６Ａによる車両重量配分の推定は、前輪１１Ｆの減速度から後輪１１Ｒの減速度を減じた差分値に基いてなされる。
また、本実施の形態では、差分値を車両重量配分の推定値Ａとし、推定値Ａは以下の式（１）で定義される。
Ａ＝（前輪左側の車輪速Ｖｆｌの微分値＋前輪右側の車輪速Ｖｆｒの微分値）／２−（後輪左側の車輪速Ｖｒｌの微分値＋後輪右側の車輪速Ｖｒｒの微分値）／２
……（１）
すなわち、推定値Ａは、左右の前輪１１Ｆの減速度の平均値から左右の後輪１１Ｒの減速度の平均値を減じた値である。

理想制動力配分決定部２６Ｂは、推定された車両重量配分の推定値Ａに対応して前輪１１Ｆの制動力Ｆｆおよび後輪１１Ｒの制動力Ｆｒの理想制動力配分を決定するものである。
図４は車両重量配分の推定値Ａに対応する理想制動力配分を示す線図であり、横軸が前輪１１Ｆの制動力Ｆｆ、縦軸が後輪１１Ｒの制動力Ｆｒを示す。
車両重量配分がフロントヘビー傾向（前輪１１Ｆに加わる車両１０の重量＞後輪１１Ｒに加わる車両１０の重量）であり、したがって、推定値Ａ＜０となる場合、前輪１１Ｆに加わる車両１０の重量が増加するほど線図は下方に変化しその傾きが低下する。
一方、車両重量配分がリアヘビー傾向（前輪１１Ｆに加わる車両１０の重量＜後輪１１Ｒに加わる車両１０の重量）であり、したがって、推定値Ａ＞０となる場合、後輪１１Ｒに加わる車両１０の重量が増加するほど線図は上方に変化しその傾きが増加する。

理想制動力配分を示す前輪１１Ｆの制動力Ｆｆ、後輪１１Ｒの制動力Ｆｒは、それぞれ以下の式（２）、式（３）で示される。
Ｆｆ＝μ（Ｗｆ＋（Ｗｆ＋Ｗｒ）αＨ／Ｌ）……（２）
Ｆｒ＝μ（Ｗｒ−（Ｗｆ＋Ｗｒ）αＨ／Ｌ）……（３）
各パラメータは、図３に示すように以下の通りである。
Ｗｆ：前軸重量（前輪１１Ｆの車軸にかかる重量）
Ｗｒ：後軸重量（後輪１１Ｒの車軸にかかる重量）
μ：路面の摩擦係数
Ｈ：車体の重心高（路面から車体の重心Ｇまでの距離）
Ｌ：ホイールベース（前輪軸と後輪軸との距離）
α：車両１０の減速度（車速の微分値）

フロントヘビー傾向の場合の理想制動力配分を示す前輪１１Ｆの制動力Ｆｆ、後輪１１Ｒの制動力Ｆｒは、それぞれ以下の式（４）、式（５）で示される。
Ｆｆ＝μ（ＫＷｆ＋（ＫＷｆ＋Ｗｒ）αＨ／Ｌ）……（４）
Ｆｒ＝μ（Ｗｒ−（ＫＷｆ＋Ｗｒ）αＨ／Ｌ） ……（５）
ただし、Ｋ（Ｋ＞１）は前輪側係数であり、図５で示されるように、重量配分値Ａの絶対値が大きくなるほど前輪係数Ｋは大きくなる（ただし重量配分推定値Ａ＜０）。

リアヘビー傾向の場合の理想制動力配分を示す前輪１１Ｆの制動力Ｆｆ、後輪１１Ｒの制動力Ｆｒは、それぞれ以下の式（６）、式（７）で示される。
Ｆｆ＝μ（Ｗｆ＋（Ｗｆ＋ｋＷｒ）αＨ／Ｌ） ……（６）
Ｆｒ＝μ（ｋＷｒ−（Ｗｆ＋ｋＷｒ）αＨ／Ｌ）……（７）
ただし、ｋ（ｋ＞１）は後輪側係数であり、図６で示されるように、重量配分値Ａの絶対値が大きくなるほど後輪側係数ｋは大きくなる（ただし重量配分推定値Ａ＞０）。

すなわち、式（４）から式（７）に基いて、車両重量配分の推定値Ａ毎に、図４に示すマップデータが予め作成されており、理想制動力配分決定部２６Ｂは、推定された車両重量配分の推定値Ａに対応して図４に示すマップデータから理想制動力配分を決定する。もちろん、マップデータを用いる代わりに車両重量配分の推定値Ａに対応して式（４）から式（７）に基いて理想制動力配分を決定してもよい。

制動力制御部２６Ｃは、車両１０の前輪１１Ｆおよび後輪１１Ｒの各車輪１１のそれぞれの制動力を個別に制御するものである。
制動力制御部２６Ｃは、理想制動力配分決定部２６Ｂで決定された理想制動力配分に基いて、各車輪１１の制動力の制御を行なう。
制動力制御部２６Ｃによる各車輪１１の制動力の制御は、図５、式（４）、式（５）で示されるように、車両重量配分の推定値Ａ＜０でかつ推定値Ａの絶対値が大きくなるほど前輪１１Ｆの制動力Ｆｆを大きくするようになされる。
また、図６、式（６）、式（７）で示されるに示すように、車両重量配分の推定値Ａ＞０でかつ推定値Ａの絶対値が大きくなるほど後輪１１Ｒの制動力Ｆｒを大きくするようになされる。
また、制動力制御部２６Ｃによる前輪１１Ｆ、後輪１１Ｒの制動力の制御は、車両全体の実減速度が車両１０に対する要求減速度と一致するようになされる。

次に、本実施の形態の制動制御装置の作用効果について説明する。
車両１０の走行中、車両重量配分推定部２６Ａは、減速時に車両重量配分の推定を実行する。
したがって、車両１０が減速する毎に車両重量配分の推定が実行されるため、乗員の乗り降り、あるいは、荷室に対する荷物の積み下ろしなどの原因により車両重量配分が変化しても、車両重量配分の推定値Ａとして常に更新された値が車両重量配分推定部２６Ａから理想制動力配分決定部２６Ｂに対して供給される。

理想制動力配分決定部２６Ｂは、車両重量配分推定部２６Ａから供給された推定値Ａに基いて図４に示すマップデータから理想制動力配分を決定し、制動力制御部２６Ｃは、決定された理想制動力配分にしたがって前輪１１Ｆ、後輪１１Ｒの制動力の制御を行なう。
例えば、車両の前席および後席にバランスよく乗員が着座した場合、推定値Ａ＝０となり、理想制動力配分決定部２６Ｂにより、図４の推定値Ａ＝０に対応する標準的な理想制動力配分が決定されるため、制動力制御部２６Ｃは、決定された標準的な理想制動力配分に基いて前輪１１Ｆ、後輪１１Ｒの制動力の制御を行なう。

また、車両の前席に乗員が着座し、車両の後席に乗員が着座しておらず、フロントヘビー傾向の場合、推定値Ａ＜０となり、理想制動力配分決定部２６Ｂにより、図４の推定値Ａ＜０に対応する理想制動力配分が決定されるため、制動力制御部２６Ｃは、決定された推定値Ａ＜０に対応する理想制動力配分に基いて前輪１１Ｆ、後輪１１Ｒの制動力の制御を行なう。

また、車両の前席に乗員が着座せず、車両の後席に乗員が着座し、あるいは、車両後部の荷室に荷物が積載され、リアヘビー傾向の場合、推定値Ａ＞０となり、理想制動力配分決定部２６Ｂにより、図４の推定値Ａ＞０に対応する理想制動力配分が決定されるため、制動力制御部２６Ｃは、決定された推定値Ａ＞０に対応する理想制動力配分に基いて前輪１１Ｆ、後輪１１Ｒの制動力の制御を行なう。
なお、図４では、説明を簡素化するため、車両重量配分が標準的な場合、フロントヘビー傾向の場合、リアヘビー傾向の場合の３種類の理想制動力配分を示したが、理想制動力配分は、推定値Ａの値に応じてもっと細かく設定されていることは無論である。

本実施の形態によれば、前輪１１Ｆに加わる車両１０の重量と後輪１１Ｒに加わる車両１０の重量との配分である車両重量配分を推定し、推定された車両重量配分に対応して前輪１１Ｆおよび後輪１１Ｒの制動力の理想制動力配分を決定し、決定された理想制動力配分に基いて各車輪１１の制動力の制御を行なうようにした。
したがって、車両重量配分に応じた理想制動力配分で前輪１１Ｆ、後輪１１Ｒを制動するため、前輪１１Ｆおよび後輪１１Ｒの制動力を有効に利用する上で有利となり、車両１０の制動を効率よく行なう上で有利となる。

また、本実施の形態によれば、車両重量配分の推定を、前輪１１Ｆの減速度から後輪１１Ｒの減速度を減じた差分値（車両重量配分の推定値Ａ）に基いて行なうので、専用の部材を設けることなく既存の車輪速センサを用いることで車両重量配分の推定を行なうことができ、構成の簡素化、部品コストの抑制を図る上で有利となる。

また、本実施の形態によれば、各車輪１１の制動力の制御は、差分値（車両重量配分の推定値Ａ）が負の値でかつその絶対値が大きくなるほど前輪１１Ｆの制動力を大きくし、差分値（車両重量配分の推定値Ａ）が正の値でかつその絶対値が大きくなるほど後輪１１Ｒの制動力を大きくするようにした。
したがって、車両重量配分が標準的なものであっても、フロントヘビー傾向であっても、リアヘビー傾向であっても前輪１１Ｆおよび後輪１１Ｒの制動力を有効に利用する上で有利となり、車両１０の制動を効率よく行なう上で有利となる。

また、本実施の形態によれば、各車輪１１の制動力の制御は、車両全体の実減速度が車両１０に対する要求減速度と一致するように行われる。
したがって、車両重量配分が標準的なものであっても、フロントヘビー傾向であっても、リアヘビー傾向であっても、車両全体の実減速度を一定にすることができ、制動操作時の違和感を抑制する上で有利となる。

１０ 車両
１１ 車輪
１１Ｆ 前輪
１１Ｒ 後輪
１２ 液圧センサ
２２Ａ、２２Ｂ 前輪用制動部
２２Ｃ、２２Ｄ 後輪用制動部
２６ ＥＣＵ（制動制御装置）
２６Ａ 車両重量配分推定部
２６Ｂ 理想制動力配分決定部
２６Ｃ 制動力制御部
３０ 前輪車輪速センサ
３２ 後輪車輪速センサ
３４ ブレーキスイッチ

Claims (3)

1. 車両の前輪および後輪の各車輪のそれぞれの制動力を個別に制御する制動力制御部を備える制動制御装置であって、
   前記前輪に加わる前記車両の重量と前記後輪に加わる前記車両の重量との配分である車両重量配分を推定する車両重量配分推定部と、
   前記推定された車両重量配分に対応して前輪および後輪の制動力の理想制動力配分を決定する理想制動力配分決定部とを備え、
   前記制動力制御部による前記各車輪の制動力の制御は、前記決定された理想制動力配分に基いてなされ、
   前記車両重量配分推定部による車両重量配分の推定は、前記前輪の減速度から前記後輪の減速度を減じた差分値に基いてなされる、
   ことを特徴とする制動制御装置。
2. 前記制動力制御部による前記各車輪の制動力の制御は、前記差分値が負の値でかつその絶対値が大きくなるほど前記前輪の制動力を大きくし、前記差分値が正の値でかつその絶対値が大きくなるほど前記後輪の制動力を大きくするようになされる、
   ことを特徴とする請求項１記載の制動制御装置。
3. 前記制動力制御部による前記各車輪の制動力の制御は、前記車両全体の実減速度が前記車両に対する要求減速度と一致するようになされる、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の制動制御装置。

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