JP6891685B2 - コラムホールカバー - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングホイールの操舵操作に応じて回転する回転軸を収容するハウジングと車室内外を区画するダッシュパネルとの間に配置されるコラムホールカバーに関する。

従来、車両のエンジンルームと車室との間は、車体を構成する鋼板からなるダッシュパネルによって区画されている。ダッシュパネルには複数の挿通口が設けられ、この挿通口にエアコンの配管や各種電装品のハーネスあるいは各種のロッド類が挿通されている。これらの挿通口は、車室外側に配置されたゴム等の弾性体からなるカバー部材によって封止され、エンジンルームから車室内への騒音や粉塵などの侵入が抑制されている。ステアリングホイールの操舵操作に応じて回転するステアリングシャフトに連結されたピニオンシャフトを挿通させるダッシュパネルの挿通口は、コラムホールカバーと呼ばれる筒状のカバー部材によって封止されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１，２に記載のコラムホールカバーは、一端部にダッシュパネルに弾接するシール部を備え、他端部がピニオンシャフトを収容するハウジングの開口端部に嵌合されている。ピニオンシャフトは、その先端部に設けられたピニオン歯が、車幅方向への進退移動によって転舵輪（前輪）を転舵させるラックシャフトのラック歯にハウジング内で噛み合わされている。

特開２００４−３２２７８８号公報 特開２０１１−１０３０号公報

上記のようなコラムホールカバーによれば、ラックシャフトを収容するハウジングの外部で発生するエンジンやトランスミッション等の騒音がダッシュパネルの挿通口から車室内に侵入することを抑制することができるが、例えばピニオン歯とラック歯との噛み合いによってハウジングの内部で発生する騒音については、その車室内への侵入を十分に抑制することができなかった。

特に、近年の車両では、ハウジング内にウォーム及びウォームホイールからなるウォームギヤ機構を配置して、ウォームを電動モータで回転させることにより、ウォームホイールと一体回転するように連結されたピニオンシャフトに操舵補助トルクを付与する操舵補助装置が搭載されているものが多く、このような操舵補助装置が搭載された車両では、ハウジング内で発生する騒音が大きくなるため、何らかの対策が求められていた。

そこで、本発明は、車室内への騒音の侵入防止機能が高められたコラムホールカバーを提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、軸方向への移動によって転舵輪を転舵する転舵軸及び前記転舵軸に噛み合ってステアリングホイールの操舵操作に応じて回転する回転軸を収容するハウジングと、車室内外を区画するダッシュパネルとの間に配置され、前記ダッシュパネルに設けられた前記回転軸の挿通口を封止するコラムホールカバーであって、弾性体からなる本体と、前記回転軸が貫通する貫通孔が形成された金属板とを備え、前記本体は、一端部が前記ダッシュパネルに弾接すると共に他端部が前記ハウジングに嵌合される筒部と、前記筒部の径方向内側に配置され、前記回転軸の外周面に弾接する環状のシール部と、前記筒部と前記シール部とを接続する接続部とを一体に有し、前記金属板は、前記ダッシュパネル側の面ならびに前記ハウジング側の面が前記接続部に覆われて前記接続部の内部に埋設されている、コラムホールカバーを提供する。

本発明に係るコラムホールカバーによれば、車室内への騒音の侵入防止機能を高めることができる。

本発明の実施の形態に係るコラムホールカバーが装着されたステアリング装置の構成例を模式的に示す構成図である。 ハウジングの内部を示す断面図である。 ジョイントカバー及びコラムホールカバーならびにその周辺部を車幅方向から見た状態を示す断面図である。 ジョイントカバー及びコラムホールカバーならびにその周辺部を車幅方向及びピニオンシャフトの長手方向に直交する方向から見た状態を示す外観図である。 コラムホールカバーを示す斜視図である。 コラムホールカバーの金属板を示す斜視図である。 比較例に係るコラムホールカバーを示す上面図である。 コラムホールカバーをピニオンシャフトの長手方向に沿う断面で示す断面図である。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係るコラムホールカバーを備えたステアリング装置の構成例を模式的に示す構成図である。

このステアリング装置１は、ラックアンドピニオン式のものであり、運転者が回転操作するステアリングホイール１０と、ステアリングシャフト２と、軸方向への移動によって左右一対の前輪１３，１３を転舵する転舵軸としてのラックシャフト３１と、ステアリングシャフト２に連結されてラックシャフト３１と噛み合うピニオンシャフト３２と、ラックシャフト３１及びピニオンシャフト３２のそれぞれの一部を収容するハウジング４と、運転者による操舵操作を補助する操舵補助装置５と、コラムホールカバー６とを備えている。ラックシャフト３１、ピニオンシャフト３２、及びハウジング４は、ステアリングギヤ３を構成する。

ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１０が一端部に固定されたコラムシャフト２１と、コラムシャフト２１に第１の自在継手２０１を介して連結された中間シャフト２２とを有している。中間シャフト２２には、第２の自在継手２０２を介してピニオンシャフト３２が連結されている。ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１０の回転操作に応じて回転し、ステアリングホイール１０に付与された操舵トルクをピニオンシャフト３２に伝達する。

ピニオンシャフト３２は、ステアリングホイール１０の操舵操作に応じて回転する本発明の回転軸に相当する部材であり、中間シャフト２２とは反対側の先端部に複数のピニオン歯３２１が形成されたピニオン歯部３２０を有している。ラックシャフト３１は、ピニオン歯３２１に噛合する複数のラック歯３１１からなるラック歯部３１０を有し、ピニオンシャフト３２の回転によって車幅方向に沿った軸方向に移動する。ピニオンシャフト３２のピニオン歯部３２０とラックシャフト３１のラック歯部３１０とは、ハウジング４の内部で噛み合わされている。

ラックシャフト３１の両端部には、それぞれボールジョイントソケット１１，１１が固定され、これらのボールジョイントソケット１１，１１にそれぞれ連結されたタイロッド１２，１２が、図示しないナックルアームを介して左右一対の前輪１３，１３に連結されている。ボールジョイントソケット１１，１１の外周側には、蛇腹状の弾性体からなるベローズ１４，１４が配置されている。この構成により、ラックシャフト３１は、ピニオンシャフト３２の回転による軸方向移動によって、車両の転舵輪である左右の前輪１３，１３を転舵させる。

ハウジング４は、ラック歯部３１０を含むラックシャフト３１の一部を収容する第１筒部４１と、ピニオン歯部３２０を含むピニオンシャフト３２の一部を収容する第２筒部４２と、第２筒部４２に嵌着された樹脂からなるカバー部材としてのジョイントカバー４３とを有している。第１筒部４１は、長手方向が車幅方向となるように車体に固定され、その両端部にはベローズ１４，１４が固定されている。第２筒部４２は、第１筒部４１に対して斜め上方に向かって突出している。ジョイントカバー４３は、第２筒部４２の開口側の端部に取り付けられ、ピニオンシャフト３２がその内部に挿通されている。

操舵補助装置５は、コントローラ５０と、運転者がステアリングホイール１０に付与する操舵トルクを検出するトルクセンサ５１と、コントローラ５０からモータ電流の供給を受ける電動モータ５２と、電動モータ５２の出力軸５２１の回転力を減速してピニオンシャフト３２に伝達する減速機構５３とを有している。トルクセンサ５１及び減速機構５３は、ハウジング４の第２筒部４２に収容されている。本実施の形態では、減速機構５３がウォームギヤ機構からなり、電動モータ５２の出力軸５２１と一体に回転するウォーム５３１と、ピニオンシャフト３２と一体に回転するウォームホイール５３２とが噛み合わされている。コントローラ５０は、トルクセンサ５１によって検出された操舵トルクや車速等に基づいて電動モータ５２を制御し、減速機構５３で減速された電動モータ５２の出力軸５２１の回転力が操舵補助力としてピニオンシャフト３２に付与される。

ピニオンシャフト３２は、車体の一部を構成するダッシュパネル７に設けられた挿通口７０に挿通されている。ダッシュパネル７は、車体を構成する鋼板からなり、車室内外を区画している。図１において、ダッシュパネル７よりも下側の部分は車室外のエンジンルームに配置され、ダッシュパネル７よりも上側の部分は車室内に配置されている。

ハウジング４とダッシュパネル７との間には、挿通口７０を封止するコラムホールカバー６が配置されている。このコラムホールカバー６により、エンジンルーム内のエンジンやトランスミッション等で発生する騒音が車室内に侵入することが抑制されている。また、コラムホールカバー６は、ピニオン歯部３２０とラック歯部３１０との噛み合い部や、減速機構５３もしくは電動モータ５２で発生する騒音が車室内に侵入することも抑制している。コラムホールカバー６の構造の詳細については後述する。

図２は、ハウジング４の内部をピニオンシャフト３２の回転軸を含む断面で示す断面図である。図２では、図面下側が車両への搭載状態における鉛直方向の下方にあたり、図面上側が車両への搭載状態における鉛直方向の上方にあたる。

ピニオンシャフト３２は、一端部が第２の自在継手２０２に連結されるインプットシャフト３３と、ピニオン歯部３２０を有するアウトプットシャフト３４と、インプットシャフト３３とアウトプットシャフト３４とを連結するトーションバー（捩れ軸）３５とを有している。アウトプットシャフト３４には、ウォームホイール５３２が相対回転不能に固定されている。トルクセンサ５１は、トーションバー３５の捩じれ量によって操舵トルクを検出する。

ハウジング４の第２筒部４２は、第１筒部４１と一体に形成されたギヤハウジング４２１と、トルクセンサ５１を収容する円筒状のセンサハウジング４２２とを有している。ギヤハウジング４２１及びセンサハウジング４２２は、例えばアルミニウム合金等の金属からなる。なお、センサハウジング４２２を樹脂によって成形してもよい。センサハウジング４２２は、ピニオンシャフト３２を挿通させる円筒状であり、本発明の筒状部がこれに相当する。

ギヤハウジング４２１とセンサハウジング４２２とは、インロー嵌合により結合され、図略のボルトによって締結されている。ギヤハウジング４２１には、ラックシャフト３１のラック歯部３１０をピニオン歯部３２０に弾性的に押し付けるラックガイド機構４４が収容されている。

ジョイントカバー４３が取り付けられるセンサハウジング４２２の先端部４２２ａは、段付き円筒状に形成されている。すなわち、センサハウジング４２２の先端部４２２ａには、小径円筒部４２３が形成されており、小径円筒部４２３の外周面４２３ａと、小径円筒部４２３よりも下方のセンサハウジング４２２の外周面４２２ｂとの間に段差面４２３ｂが形成されている。

図３Ａは、ジョイントカバー４３及びコラムホールカバー６ならびにその周辺部を車幅方向から見た状態を示し、図３Ｂはこれらを車幅方向及びピニオンシャフト３２の長手方向に直交する方向から見た状態を示している。図３Ａでは、ジョイントカバー４３及びコラムホールカバー６をピニオンシャフト３２の長手方向に沿う断面で示している。図４Ａは、コラムホールカバー６を示す斜視図であり、図４Ｂはコラムホールカバー６の金属板６０を示す斜視図である。

ジョイントカバー４３は、例えばポリプロピレン等の樹脂からなり、射出成型によって成形されている。ジョイントカバー４３は、ピニオンシャフト３２を挿通させる筒部４３１と、ピニオンシャフト３２の径方向に沿って筒部４３１から外方に突出して形成された円環板状のフランジ部４３２と、筒部４３１とフランジ部４３２との間に形成された三角板状のビード部４３３とを一体に有している。

筒部４３１の下端部は、センサハウジング４２２の先端部４２２ａに圧入によって嵌合されている。筒部４３１には、この圧入の際の押圧力を受ける環状の受け部４３１ａが設けられている。筒部４３１の下端面４３１ｂは、センサハウジング４２２の段差面４２３ｂに当接し、筒部４３１の内周面４３１ｃが小径円筒部４２３の外周面４２３ａに密着している。筒部４３１は、その一部がテーパ状に形成されており、上端部における内径が下端部における内径よりも小さくなっている。筒部４３１の上端部における内径は、ピニオンシャフト３２の直径よりも大きく形成されている。

コラムホールカバー６は、ピニオンシャフト３２が貫通する貫通孔６００が形成された金属板６０と、弾性体からなる本体６１とを備えている。本体６１は、ジョイントカバー４３よりも軟質な材料からなり、本実施の形態では、本体６１が例えばＥＰＤＭ（エチレン-プロピレン-ジエンゴム）等のゴム材料からなる。本体６１は、一端部がダッシュパネル７に弾接すると共に他端部がジョイントカバー４３に嵌合される筒部６２と、金属板６０の貫通孔６００の内側に設けられてピニオンシャフト３２の外周面に弾接する環状のシール部６３と、筒部６２とシール部６３とを接続する接続部６４とを一体に有している。

筒部６２は、大径部６２１及び小径部６２２からなる蛇腹構造を有しており、ピニオンシャフト３２の軸方向に圧縮された状態でハウジング４とダッシュパネル７との間に配置されている。本実施の形態では、筒部６２が１つの大径部６２１と２つの小径部６２２を有し、これら２つの小径部６２２の間に大径部６２１が設けられているが、大径部６２１及び小径部６２２の数は適宜増減させることができる。

筒部６２は、ピニオンシャフト３２の軸方向から見た形状が、ジョイントカバー４３の筒部４３１からのビード部４３３の突出方向に長い長円形状である。筒部６２の一端部には、挿通口７０を囲むダッシュパネル７のエンジンルーム側の面７ａに密着して挿通口７０を封止する封止部６２３が設けられている、封止部６２３には、図４Ａに示すように、複数の環状リップ６２３ａと、これら複数の環状リップ６２３ａに交差する複数のリブ６２３ｂが形成されている。本実施の形態では、封止部６２３に２つの環状リップ６２３ａが互いに平行に形成され、１６個のリブ６２３ｂが環状リップ６２３ａに直交するように形成されている。２つの環状リップ６２３ａは、３つの環状溝６２３ｃの間に突出している。封止部６２３は、筒部６２の蛇腹構造の復元力により、ダッシュパネル７に押し付けられている。

筒部６２の他端部には、ジョイントカバー４３のフランジ部４３２が嵌入する嵌合溝６２４が形成されている。コラムホールカバー６をジョイントカバー４３に取り付ける際には、筒部６２の他端部を弾性変形させて嵌合溝６２４内にフランジ部４３２を収容することにより、筒部６２がジョイントカバー４３に嵌合される。

シール部６３は、その中心部にピニオンシャフト３２が挿通されており、ピニオンシャフト３２の外周面３２ａに摺接する一対の環状リップ部６３１，６３２と、これらの環状リップ部６３１，６３２を取り囲むように形成された環状の緩衝部６３３とを有している。環状リップ部６３１，６３２は、ピニオンシャフト３２の軸方向に離れた位置でピニオンシャフト３２の外周面３２ａに摺接する。

緩衝部６３３は、筒部６２に対するピニオンシャフト３２の位置が径方向にずれた場合でも、その弾性変形によって一対の環状リップ部６３１，６３２の位置をピニオンシャフト３２の位置に倣わせ、一対の環状リップ部６３１，６３２を全周にわたってピニオンシャフト３２の外周面３２ａに摺接させる。シール部６３は、ピニオンシャフト３２の軸方向からコラムホールカバー６を見た場合に、金属板６０の貫通孔６００の内側にあたる位置に形成されている。

接続部６４は、金属板６０のダッシュパネル７側の表（おもて）面６０ａならびにハウジング４側の裏面６０ｂを覆っている。より具体的には、接続部６４が、金属板６０の表面６０ａを覆う第１被覆部６４１と、金属板６０の裏面６０ｂを覆う第２被覆部６４２と、貫通孔６００の内周面６００ａを覆って第１被覆部６４１と第２被覆部６４２とを連結する連結部６４３とを有している。金属板６０の外周面６０ｃは、封止部６２３の近傍で筒部６２に覆われている。このように、金属板６０は、その全体が本体６１に覆われて接続部６４に埋設されており、本体６１の外部に露出していない。

第１被覆部６４１は、封止部６２３よりもジョイントカバー４３側に配置され、ダッシュパネル７と第１被覆部６４１との間には空間が形成されている。金属板６０は、ピニオンシャフト３２の軸方向から見た形状が、筒部６２と同様の長円形状である。第１被覆部６４１は、その少なくとも一部がダッシュパネル７の挿通口７０に面している。換言すれば、コラムホールカバー６をピニオンシャフト３２の軸方向に沿って車室内側から見た場合に、挿通口７０から第１被覆部６４１の一部を視認可能である。これにより、挿通口７０の一部が金属板６０に遮蔽されている。

（コラムホールカバー６の製造方法）
コラムホールカバー６の本体６１は、例えば一次成形工程及び二次成形工程によって成形される。具体的には、筒部６２及び接続部６４の金属板６０よりもダッシュパネル７側の部分及びシール部６３を一次成形し、得られた中間成形体の第１被覆部６４１となる部分に金属板６０を載せ、金属板６０よりもハウジング４側の部分を二次成形する。なお、これらの各工程は、成形機において自動で行うことが可能である。

［比較例］
図５Ａは、比較例に係るコラムホールカバー８を示す上面図であり、図５Ｂは、コラムホールカバー８をピニオンシャフト３２の長手方向に沿う断面で示す断面図である。

この比較例に係るコラムホールカバー８は、ピニオンシャフト３２が貫通する貫通孔８００が形成された金属板８０と、筒部８１及び壁部８２を一体に有する第１弾性部材８３と、シール部８４及び緩衝部８５ならびに取付部８６を一体に有する第２弾性部材８７とが組み合わされている。金属板８０は、実施の形態に係るコラムホールカバー６の金属板６０と同じ部材である。第１弾性部材８３及び第２弾性部材８７は、ＥＰＤＭ等のゴム材料からなる。

筒部８１は、実施の形態に係るコラムホールカバー６の筒部６２と同様、大径部８１１及び小径部８１２からなる蛇腹構造を有し、その一端部には封止部８１３が設けられている、封止部８１３には、複数の環状リップ８１３ａ及び複数のリブ８１３ｂが形成されている。筒部８１の他端部には、ジョイントカバー４３のフランジ部４３２が嵌入する嵌合溝８１４が形成されている。筒部８１の内周面には、金属板８０の外周端部が嵌合する環状溝８１５が形成されている。第１弾性部材８３は、環状溝８１５に金属板８０の外周端部が嵌合することにより、金属板８０に組み付けられている。壁部８２は、ピニオンシャフト３２を挿通させる挿通口８２０を有する平板状であり、その下面８２ａが筒部８１の内側でジョイントカバー４３の上端部に当接している。

シール部８４は、ピニオンシャフト３２の外周面３２ａに摺接する一対の環状リップ部８４１，８４２を有している。緩衝部８５は、これらの環状リップ部８４１，８４２を取り囲むように形成され、実施の形態に係るコラムホールカバー６の緩衝部６３３と同様に機能する。取付部８６は、緩衝部８５の外周囲に環状に設けられ、その内周面には金属板８０における貫通孔８００の周辺部が嵌合する環状溝８６０が形成されている。第２弾性部材８７は、環状溝８６０に金属板８０における貫通孔８００の周辺部が嵌合することにより、金属板８０に組み付けられている。

この比較例に係るコラムホールカバー８は、第１弾性部材８３及び第２弾性部材８７を手作業により金属板８０に組み付ける必要があり、組み付け工数が増大してしまう。また、ハウジング４内で発生する騒音の車室内への侵入を金属板８０により抑制する効果はあるものの、金属板８０の表面８０ａ及び裏面８０ｂが被覆されていないので、その効果の程度は実施の形態に係るコラムホールカバー６よりも小さい。

（実施の形態の作用及び効果）
上記説明した実施の形態によれば、コラムホールカバー６の筒部６２とシール部６３とが接続部６４によって一体に接続されており、この接続部６４に金属板６０の表面６０ａ及び裏面６０ｂが覆われているので、比較例に係るコラムホールカバー８あるいは金属板を有していないコラムホールカバーに比較して、ハウジング４内で発生する騒音の車室内への侵入防止機能が高まる。また、これにより車室の静粛性を高めることが可能となる。

また、コラムホールカバー６では、金属板６０が本体６１に埋め込まれるようにして成形されるので全体が一体成形され、例えば比較例に係るコラムホールカバー８のように、手作業による組み立てを行う必要がない。このため、組み付け工数の削減による低コスト化を図ることが可能となる。

また、コラムホールカバー６では、筒部６２が蛇腹構造を有しているので、各部の寸法誤差や組み付け誤差によりジョイントカバー４３のフランジ部４３２とダッシュパネル７との間隔が変動しても、蛇腹構造の弾性によってこの間隔の変動を柔軟に吸収することができ、コラムホールカバー６の封止部６２３を適切な押し付け力でダッシュパネル７に押し付けることができる。

また、コラムホールカバー６では、第１被覆部６４１の一部がダッシュパネル７の挿通口７０に面しており、挿通口７０の一部が金属板６０に遮蔽されているので、ハウジング４内で発生する騒音がゴムよりも剛性の高い金属板６０で遮音され、挿通口７０から車室内に侵入する騒音が低減される。

また、ハウジング４が第２筒部４２に嵌着された樹脂からなるジョイントカバー４３を有し、このジョイントカバー４３のフランジ部４３２が筒部６２の嵌合溝６２４に嵌合されるので、フランジ部４３２の成形を容易に行うことができると共に、ハウジング４にコラムホールカバー６を強固に取り付けることが可能となる。

（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、これらの実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、ハウジング４に操舵補助装置５のウォーム５３１及びウォームホイール５３２が配置された場合について説明したが、これに限らず、例えばコラムシャフト２１に操舵補助力が付与されるコラムアシスト方式や、ラックシャフト３１に操舵補助力が付与されるラックアシスト方式のステアリング装置を適用対象として本発明に係るコラムホールカバーを用いることも可能である。

１…ステアリング装置 １０…ステアリングホイール
３１…ラックシャフト（転舵軸） ３２…ピニオンシャフト（回転軸）
４…ハウジング ４３…ジョイントカバー（カバー部材）
６…コラムホールカバー ６０…金属板
６００…貫通孔 ６１…本体
６２…筒部 ６３…シール部
６４…接続部 ７…ダッシュパネル
７０…挿通口

Claims (4)

1. 軸方向への移動によって転舵輪を転舵する転舵軸及び前記転舵軸に噛み合ってステアリングホイールの操舵操作に応じて回転する回転軸を収容するハウジングと、車室内外を区画するダッシュパネルとの間に配置され、前記ダッシュパネルに設けられた前記回転軸の挿通口を封止するコラムホールカバーであって、
   弾性体からなる本体と、前記回転軸が貫通する貫通孔が形成された金属板とを備え、
   前記本体は、一端部が前記ダッシュパネルに弾接すると共に他端部が前記ハウジングに嵌合される筒部と、前記筒部の径方向内側に配置され、前記回転軸の外周面に弾接する環状のシール部と、前記筒部と前記シール部とを接続する接続部とを一体に有し、
   前記金属板は、前記ダッシュパネル側の面ならびに前記ハウジング側の面が前記接続部に覆われて前記接続部の内部に埋設されている、
   コラムホールカバー。
2. 前記筒部は、大径部及び小径部からなる蛇腹構造を有し、前記回転軸の軸方向に圧縮された状態で前記ハウジングと前記ダッシュパネルとの間に配置される、
   請求項１に記載のコラムホールカバー。
3. 前記接続部において前記ダッシュパネル側の面を覆う被覆部の少なくとも一部が前記ダッシュパネルの前記挿通口に面している、
   請求項１又は２に記載のコラムホールカバー。
4. 前記ハウジングは、前記回転軸を挿通させる筒状部と、前記筒状部の開口端部に嵌合された樹脂からなるカバー部材とを有し、
   前記本体の前記筒部は、前記カバー部材に嵌合される、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載のコラムホールカバー。

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