JPH0229874B2 - Shujikuokatamochishijishitakaitenshabanshikiatsushukuki - Google Patents

Shujikuokatamochishijishitakaitenshabanshikiatsushukuki

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JPH0229874B2
JPH0229874B2 JP62002634A JP263487A JPH0229874B2 JP H0229874 B2 JPH0229874 B2 JP H0229874B2 JP 62002634 A JP62002634 A JP 62002634A JP 263487 A JP263487 A JP 263487A JP H0229874 B2 JPH0229874 B2 JP H0229874B2
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swash plate
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thrust
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Hideharu Hatakeyama
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転斜板式圧縮機に関し、特に、主軸
を片持支持した構造のこの種圧縮機の改良に関す
るものである。
〔従来技術〕
主軸を片持支持した構成の回転斜板式圧縮機は
米国特許第3552886号や第3712759号、実公昭58−
1671号や特開昭55−29040号等で公知である。
第6図を参照して、この種の圧縮機の典型的な
構造を説明する。
第6図において、円筒状のケーシング10は一
端に嵌合固定されたシリンダブロツク11と他端
に固定されたフロントハウジング12との間に、
潤滑油の貯留室を兼ねたクランク室13を形成し
ている。このクランク室13内に配置された回転
斜板であるくさび形のロータ14は、フロントハ
ウジング12の中央部にラジアルニードル軸受1
5を介して回転自在な状態で挿通された主軸16
に固定され、かつフロントハウジング12にスラ
ストニードル軸受17を介して対向している。
クランク室13内にはまた、ロータ14の傾斜
面にスラストニードル軸受18を介して対向した
リング状の揺動板19が配置されており、この揺
動板19は揺動中心軸体20の先端に、回転自在
な鋼球21を介して揺動自在に受けられている。
揺動中心軸体20はシリンダブロツク11の中央
孔22に嵌合されたもので、軸方向では可動であ
るが回転は阻止されており、穴20aに嵌合され
たばね23によつて揺動板19に向けて付勢され
ている。このときのばね23の付勢力は、中央孔
22にねじ込まれたねじ体24を回すことによつ
て調整されうる。
揺動中心軸体20はまた先端に傘歯車20bを
有しており、この傘歯車20bが揺動板19に固
着された傘歯車25に噛合うことにより、揺動板
19の回転を阻止している。
さらにシリンダブロツク11には複数のシリン
ダ26が形成されており、それらのシリンダ26
の夫々にはピストン27が摺動自在に夫々挿入さ
れている。そしてこれらのピストン27をロツド
28にて揺動板19の周辺近傍部分に連結してあ
る。なおロツド28と揺動板19との結合、およ
びロツド28とピストン27との結合は、いずれ
も球関節継手にて行わせてある。
またシリンダブロツク11の一端にはガスケツ
ト(図示せず)および弁板アセンブリ29を介し
てシリンダヘツド30が重ね合わされ、かつボル
ト31によつてそこに固定されている。シリンダ
ヘツド30は、外周辺近傍部分に吸入室32を、
中央部に吐出室33を有している。弁板アセンブ
り29は、シリンダ26の夫々を吸入室32に連
通させる吸入口34とシリンダ26の夫々を吐出
室33に連通させる吐出口35とを有する弁板、
吸入口34のシリンダ26側に設けた可撓性の収
入弁、および吐出口35の吐出室33側に設けた
可撓性の吐出弁を、固定ボルト36にて一体に固
定したものである。なお37は吐出弁の過度な撓
みを防止する弁押えであつて、これも固定ボルト
36にて弁板アセンブリ29に一体に固定されて
いる。
上述した構造において、主軸16を適当な回転
駆動手段にて回転させると、クランク室13内で
ロータ14が回転し、このロータ14の傾斜面に
従つて揺動板19が鋼球21を中心として回転す
ることなく揺動するため、それに基いて複数のピ
ストン27がシリンダ26内で時差をもつて往復
摺動し、その結果として吸入室32の流体を吸入
口34を通してシリンダ26内に吸込みかつ吐出
口35を通して吐出室33に排出する。実際に
は、シリンダヘツド30に設けた吸入ポート38
と吐出ポート(図示せず)との間に冷却回路を接
続して使用されるため、この冷却回路中の冷媒が
擬縮・蒸発を繰返しつつ循環することとなる。
なお、ばね23の付勢力は、スラストニードル
軸受17、ロータ14、スラストニードル軸受1
8、揺動板19、傘歯車25、鋼球21、揺動中
心軸体20のそれぞれの間に適当な軸方向すきま
を保証するように、ねじ体24で調整されるとと
もに、温度変化による寸法変化や各部品の加工寸
法誤差による各部品の軸方向移動を吸収する作用
をなす。
〔発明の解決すべき問題点〕
上述した構成の回転斜板式圧縮機は、例えば、
カークーラー用の冷媒圧縮機として用いられ、通
常の使用においては、充分な寿命を達成してい
る。しかしながら、酷暑下での長時間運転のよう
な過酷な条件下での使用においては、転動部ある
いは摺動部の焼付き現象が発生して、充分な長寿
命が保証できないという欠点が有る。
この焼付きの原因の究明にあたつたところ、主
軸16のラジアルニードル軸受の当り面およびロ
ータ14のスラストニードル軸受の当り面に剥離
が生じており、その破片が転動部や摺動部に損傷
を与え、最終的にクラツチ摺動部や転動部の焼付
きに至ることが判明した。
第7図は、主軸16の軸受当り面の展開図で、
同図において、領域Aで剥離が生じており、領域
Bは軸受と接触したことを示す光沢面となつてい
た。即ち、主軸16は軸受と一様に接触せず、偏
当りとなつていることが判明した。
このような偏当りは次のような原因によるもの
と考えられる。
ローター14に作用する外力は、ピストン27
による圧縮にもとづく、総ガス圧F1と、ばね2
3による付勢力F2である。総ガス圧F1は、第8
図に示すように、上死点にあるピストンのピスト
ンロツド28との接続点近傍のA点で作用する。
即ち、ロータ14の軸方向厚みの大の方の外周部
近傍である。このローターのA点側をロータの上
死点側と呼ぶことにする。付勢力F2はロータ1
4の中心に加わる。
ところが、総ガス圧F1および付勢力F2は、と
もにロータの傾斜面に作用しているので、ロータ
の上死点側の即ち径方向の分力F3、F4をそれぞ
れ生ずることになる。
軸方向の押付力(F1+F2)に抗してスラスト
ニードル軸受17から反作用力F5が発生して、
軸方向の力は釣合うが、径方向の合力(F3+F4
に釣合う力は無いので、ロータ14は上死点側に
押されるとともにスラストニードル軸受17との
接点Bの周りに第8図で左周りのモーメントを受
ける。この結果、ロータ14は、その上死点側と
中心に関して反対側の下死点側でスラストニード
ル軸受17から、浮き上がる。このロータの上死
点側への移動と、下死点側の浮き上がり、ロータ
と主軸特にその結合点の比較的小さな剛性の故に
主軸16は図示のように傾斜して、ラジアルニー
ドル軸受のC点とD点で偏当りすることになる。
このときの主軸の傾きはθ0であり、これは、ラジ
アル軸受の軸方向長さと、ラジアルクリアランス
によつて定まる。この状態で、ラジアルニードル
軸受15から、反作用力F6、F7が主軸に作用し、
F3+F4=F6−F7で釣合い、各寸法l1〜l4、r1、r2
を第8図のとおり定めると、モーメントも次のよ
うな釣合い状態に保たれる。
F3l1+F4l2+F6l3−F1(r2−r1)−F2r2−F7l4
0 こうして主軸16は傾き、θをもつて、ラジア
ルニードル軸受と偏当りしながら回転することに
なる。これによつて、前述した剥離が生ずるもの
と考えられる。この傾きθ0により、ラジアルニー
ドル軸受から主軸に作用する反作用力F6、F7は、
総ガス圧F1によつて変化し、高負荷運転の際に
大となり、従つて前述の過酷な条件下で剥離が生
じ易くなる。もちろん、このθ0はラジアルニード
ル軸受と主軸とのクリアランスにもよるが、通常
のクリアランスで約0゜〜0.04゜程度である。
前述のように、ロータ14がモーメントによ
り、下死点側でスラストニードル軸受17から浮
き上がることによつて、そのスラスト面も、少な
くともθa(θ0)だけスラスト軸受面に対して傾
斜することになる。この結果、ロータの上死点側
におけるスラストレース面の径方向外側がスラス
トニードル軸受のクラウン部に当る。この当接力
も総ガス力がF1が大となると大きいので、圧縮
機の高負荷運転によつて剥離が生じ易くなる。
本発明は、このような知見にもとづいて、過酷
な条件下での圧縮機の運転においても、主軸とそ
れを支持するラジアルニードル軸受の偏当りがな
くまたロータとスラストニードル軸受の偏当りも
なく、主軸及びロータがそれぞれの軸受けに一様
な面接触をもつて支持され、これによつて、過酷
な条件下での使用においても充分な寿命を実現で
きる圧縮機を提供することを目的とするものであ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、フロントハウジングにラジアルニー
ドル軸受を介して回転可能に主軸を支持し、主軸
のクランク室内の端部にくさび形回転斜板を取り
付け、該回転斜板をフロントハウジング内面にス
ラストニードル軸受を介してスラスト支持し、該
回転斜板の傾斜面上に相対回転可能に軸方向押圧
力をもつて押圧された揺動板を介してピストンを
往復動させるようにした主軸を片持支持した回転
斜板式圧縮機において、上記ラジアルニードル軸
受の上記主軸との当接面が内側に向うにしたがつ
て上記主軸から離れるように微小角度θ′1傾斜し
た環状円錐面として形成されており、しかも上記
主軸は上記回転斜板に、そのスラスト支持面に対
して上記ピストンの上死点側に微小角度θ1(ただ
し、ラジアルニードル軸受の軸方向長さをl、主
軸とラジアルニードル軸受の最小内径の内周面と
のクリアランスをCとし、θ=tan-1{(C+l
tanθ′1)/l}としたとき、θ1θに選ばれる)
だけ傾けて取付けられており、これにより、該主
軸は上記ラジアルニードル軸受の中心軸線に上記
θだけ傾斜した状態で支持されるように組込まれ
ていることを特徴とするものである。
〔作用〕
本発明によれば、圧縮機が動作して、ガス圧が
回転斜板に加わると、そのガス圧の回転斜板の傾
斜面での分力により、回転斜板が上死点側に押さ
れる。これにより主軸が回転斜板に対して変位し
主軸の中心軸が、ラジアルニードル軸受の環状円
錐面の上死点側の母線と平行となり、しかも、主
軸と回転斜板との結合剛性によるモーメントによ
り主軸の外面はラジアルニードル軸受の上死点側
母線に一様に接触することになる。また回転斜板
の上死点側において、スラストレース面もスラス
トニードル軸受に一様に接触した状態に保たれ
る。この結果、過酷な条件下でも、主軸および回
転斜板のラジアルニードル軸受およびスラストニ
ードル軸受との偏当りがなくなり、従来のような
剥離現象が防止される。
〔実施例〕
以下に、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
第1図は、本発明の実施において用いられるロ
ータ14と主軸16との組立体を示しており、フ
ロントハウジングへ組込む前の状態を示す断面図
である。
同図を参照して、主軸16は、ロータ14に対
して傾けて取り付けられている。即ち、ロータ1
4のスラスト支持される方の面(これをスラスト
支持面と呼ぶ)をSTとし、このスラスト支持面
STに直角な軸線をOR(以下ロータの中心軸線と
呼ぶ)とすると、主軸16は、その中心軸線Os
が、従来ではORと平行になるように取付けられ
ていたのに対し、この実施例では、図示のとおり
ORからロータの上死点側(即ち、ロータの厚み
の大きな方へ)へθ1だけ傾いた状態で取付けられ
ている。
第2図a及びbを参照して、ラジアルニードル
軸受15はレース15a及び複数のニードル15
bを備えている。第2図aに示すようにレース1
5aは一端が肉厚に、他端部が肉薄に形成され
て、その外周面がテーパ状、即ち環状円錐面に形
成されている。そして、レース15aの内周面に
複数のニードル15bが所定の角度間隔をおいて
配設されている。このラジアルニードル軸受15
は、そのレース15aの肉厚側より、第2図bに
示すように、フロントハウジング12の中央部に
形成された貫通孔にクランク室側からストツパー
15′に当接するまで圧入され、フロントハウジ
ング12に組み込まれる。この組み込んだ状態に
おいて、ラジアルニードル軸受15の内周面(当
接面)が環状円錐面となると共に、ラジアルニー
ドル軸受15は内径の大きい端部がクランク室に
面している。この傾斜角度、すなわちラジアルニ
ードル軸受15の中心軸線OBとその環状円錐面
の母線との夾角はθ′1に設定されている。
また、第3図a及びbに示すように、レース1
5aの内周面を円柱面状に形成し、この内周面に
複数のニードル15bを所定の角度間隔で配設し
てラジアルニードル軸受15を構成する。一方、
フロントハウジング12の中央貫通孔は、クラン
ク室側に面する位置からストツパー15′が設け
られる位置まで徐々に径が小さくなるようにテー
パ状に形成される。そして、上記のラジアルニー
ドル軸受15をクランク室側から貫通孔に圧入す
る。貫通孔内周面はテーパ状に形成されているか
ら、ラジアルニードル軸受15の内径はクランク
室側から徐々に径が小さくなる。即ち、ラジアル
ニードル軸受15の内周面(当接面)は環状円錐
面となる。この傾斜角度も第2図bと同様に、
θ′1に設定されている。
上述の角度θ′1は、ラジアルニードル軸受15
の軸方向長さをl、主軸16とラジアルニードル
軸受15の最小内径の内周面とのクリアランスを
Cとすると、θ1tan-1(C+l tanθ′1/l)に選
ば れる。ここで、θ1+θ′1は、ほぼ0.5゜程度となる。
すなわち、前述のtan-1(C+l tanθ′1/l)をθ としたとき、θ1θとなるように選ばれる。好ま
しくは、θ1>θに選ぶと良い。
第4図は、第1図のロータおよび主軸の組立体
を圧縮機に組込んだときの状態を示す断面図で、
ロータ14、主軸16の外にはフロントハウジン
グ12、ラジアルニードル軸受15、スラストニ
ードル軸受17を示すのみで、他の部品および開
連構成は第6図と同様であるので図示を省略す
る。
第4図を参照して、フロントハウジング12の
ラジアルニードル軸受15に主軸16を挿入し、
第6図で示したアジヤストスクリユー24の調節
によつて、スプリング23の付勢力と主軸16と
ロータ14の結合剛性により軸方向付勢力を調整
し、ロータ14のスラストレース面がスラスト軸
受17に面当りするようにする。このときのスプ
リング23による付勢力と主軸16とロータ14
の結合剛性による軸方向付勢力とをF2とする。
即ち、この付勢力F2により、ロータ14と主軸
16との主に結合部の剛性に打ち勝ちロータ14
の下死点側がフロントハウジング12の方へ接近
するように押される。この結果、F2を加える前
に比して、ロータ中心軸線ORはOR′の位置に角
度Φだけ移動する。このとき、ラジアルニードル
軸受15の中心軸線OBとORとは平行であり、
主軸16の中心軸線Osとラジアルニードル軸受
15の中心軸線θBとのなす角は前述のとおり、θ
=tan-1(C+l tanθ′1/l)である。即ち、付勢 力F2により、主軸16は、ロータ14に対する
第1図の取付角度から、Φ=θ1−θだけ偏位され
た状態に維持される。この結果、ロータ14と主
軸16との結合部の剛性係数をkとすると、Ms
=kΦなる第4図で右回りのモーメントが、主軸
16に作用することになる。第4図の状態で、力
とモーメントのバランスは次の式で表わされる。
F4+F6=F7 F2=F5 F5・R+F6l2−F4l1−F7(l2+l3)=0 Ms=kΦ=F7(l2+l3)−F6l2 ここでl1、l2、l3、Rは第4図に示したような
各部寸法を表わし、F2、F4、F4、F5、F6、F7
第4図に示すように作用する力である。即ち、 F2:スプリングによる軸方向付勢力と主軸とロ
ータの結合剛性による軸方向付勢力、 F4:F2のロータ傾斜面での分力(ロータ傾斜面
の傾斜角をαとすると、F4=F2・tanα) F5:スラストニードル軸受17からの抗力、 F6:ラジアルニードル軸受からの抗力 F7:ラジアルニードル軸受からの抗力 なお、この第4図のセツテイング状態におい
て、付勢力F2は前述のようにモーメントMsを発
生させるに充分な力でロータ14を押圧している
ので、ロータ14、スラスト軸受(第6図18)、
揺動板(第6図19)、傘歯車(第6図25)、鋼
球(第6図21)および揺動中心軸体(第6図2
0)の間の軸方向すきまは存在しないことにな
る。
この状態で、圧縮機が動作すると、第5図を参
照して、ガス圧F1がロータ14の上死点側A点
に加わると、その上死点側方向の分力F3により
ロータ14が上死点側に移動する。このとき、主
軸16は、前述のとおり、モーメントMsを受け
てラジアル軸受15の外方端部Bに当接されてい
るので、主軸16はB点を支点としてロータ側が
上支点側に移動して、第5図のとおり、軸受15
の上死点側内面に一様に接触するようになる。即
ち、主軸16は第4図の状態から、更にθ+θ′1
だけ、即ち、第1図のロータ14への取付け傾斜
角θ1から、(θ+Φ+θ′1)だけ変位され、主軸1
6の中心軸線Osは軸受15の環状円錐面の上死
点側の母線と平行になる。
また、前述のようにロータースラストニードル
軸受−揺動板−傘歯車−鋼球−揺動中心軸体(第
6図で14−18−19−25−21−20)の
間の軸方向すきまはないので、ロータ14の下死
点側の浮き上がりが阻止される。即ち、ロータ1
4に加わる軸方向付勢力はF2からロータの浮き
上がり力を阻止する力だけ増加した力F′2となる。
これによりF′2の分力F′2も第4図のF4だけ大とな
る。
こうして、圧縮機の動作中は第5図の状態でバ
ランスされており、ロータの上死点側のスラスト
レース面は、スラスト軸受17に一様に接触した
状態に保たれる。
このバランス状態を、力のバランスとモーメン
トのバランスの式で示すと次のとおりである。
F3+F′4=F6 F1+F′2=F5 F5・R−F4′・l1−F1R′−F6(l2+l4)=0 Ms′=k(Φ+θR)=F6(l2+l4) ここで、l1、l2、l3、R、R′は、第5図に示し
た寸法で、F′2、F′4、F1、F3は前述のとおりの力
であり、F5はスラスト軸受17からの抗力、F6
はラジアルニードル軸受15からの抗力、M′s
は、主軸がロータ14への取付傾斜角θ1から(Φ
+θ+θ′1)だけ変位したことによる主軸に加わ
る右回りのモーメントである。
こうして圧縮機の動作中は、主軸16はラジア
ルニードル軸受15に、スラストレース面はスラ
ストニードル軸受17に、それぞれ偏当りなく一
様に接触することになる。これにより、剥離が防
止される。
なお、付勢力F2の力が弱くて、圧縮機の動作
中、ロータ14の上死点側が浮き上がるときは、
回転斜板のスラストニードル軸受に当接するレー
ス面を、少なくともピストンの上死点側に対応す
る部分において外側に向かつてスラスト支持面か
ら離れるようにわずかに傾斜したテーパ面として
形成しても良い。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、フロント
ハウジングにラジアルニードル軸受を介して回転
可能に主軸を支持し、主軸のクランク室内の端部
にくさび形回転斜板を取り付け、該回転斜板をフ
ロントハウジング内面にスラストニードル軸受を
介してスラスト支持し、該回転斜板の傾斜面上に
相対回転可能に軸方向押圧力をもつて押圧された
揺動板を介してピストンを往復動させるようにし
た主軸を片持支持した回転斜板式圧縮機におい
て、上記ラジアルニードル軸受の上記主軸との当
接面が内側に向うにしたがつて上記主軸から離れ
るように微小角度θ′1傾斜した環状円錐面として
形成されており、しかも上記主軸は上記回転斜板
に、そのスラスト支持面に対して上記ピストンの
上死点側に微小角度θ1(ただし、ラジアルニード
ル軸受の軸方向長さをl、主軸とラジアルニード
ル軸受の最小内径の内周面とのクリアランスをC
とし、θ=tan-1{(C+l tanθ′1)/l}とし
たとき、θ1θに選ばれる)だけ傾けて取付けら
れており、これにより、該主軸は上記ラジアルニ
ードル軸受の中心軸線に上記θだけ傾斜した状態
で支持されるように組込まれているので、圧縮機
運転時に回転斜板に加わるガス圧により、回転斜
板が上死点側の方へ向いた径方向の力を受けるの
で、主軸が回転斜板に対し変位し、この変位によ
り、主軸と回転斜板の結合剛性によるモーメント
が発生し、主軸の中心軸は、ラジアルニードル軸
受の環状円錐面の上死点側の母線と平行になると
ともにラジアルニードル軸受面の上死点側に偏当
りなく一様に当接し、また回転斜板のスラストレ
ースのテーパ面も、スラストニードル軸受けに一
様に押圧接触するので、過酷な条件下での使用に
おいても、主軸やロータのスラストレース面に剥
離が発生せず、長寿命化が図られる利点がある。
また、θ′1が設けられているので主軸がθ1傾いて
いても主軸のラジアルニードル軸受への挿入が容
易となる利点もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における主軸とロータとの組立
体の断面図、第2図a及びbはそれぞれラジアル
ニードル軸受の一例及びラジアルニードル軸受を
フロントハウジングに組み込んだ状態を示す図、
第3図a及びbはそれぞれラジアルニードル軸受
の他の例及びこのラジアルニードル軸受をフロン
トハウジングに組み込んだ状態を示す図、第4図
は本発明の一実施例における要部断面図、第5図
は圧縮機の動作状態下における様子を示す第2図
と同様の要部の断面図、第6図は、主軸を片持支
持した回転斜板式圧縮機の従来例の断面図、第7
図は、従来例における長期使用後の主軸の軸受に
支持された外面の展開図、第8図は、従来例にお
けるロータに加わる力と、それによるロータとお
よび主軸の様子を示す説明図である。 12……フロントハウジング、13……クラン
ク室、14……ロータ(回転斜板)、15……ラ
ジアルニードル軸受、16……主軸、17……ス
ラストニードル軸受、19……揺動板、27……
ピストン、ST……スラスト支持面。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 フロントハウジングにラジアルニードル軸受
    を介して回転可能に主軸を支持し、主軸のクラン
    ク室内の端部にくさび形回転斜板を取り付け、該
    回転斜板をフロントハウジング内面にスラストニ
    ードル軸受を介してスラスト支持し、該回転斜板
    の傾斜面上に相対回転可能に軸方向押圧力をもつ
    て押圧された揺動板を介してピストンを往復動さ
    せるようにした主軸を片持支持した回転斜板式圧
    縮機において、上記ラジアルニードル軸受の上記
    主軸との当接面が内側に向うにしたがつて上記主
    軸から離れるように微小角度θ1′傾斜した環状円
    錐面として形成されており、しかも上記主軸は上
    記回転斜板に、そのスラスト支持面に対して上記
    ピストンの上死点側に微小角度θ1(ただし、ラジ
    アルニードル軸受の軸方向長さをl、主軸とラジ
    アルニードル軸受の最小内径の内周面とのクリア
    ランスをCとし、θ=tan-1{(C+l
    tanθ′1)/l}としたとき、θ1θに選ばれる)
    だけ傾けて取付けられており、これにより、該主
    軸は上記ラジアルニードル軸受の中心軸線に上記
    θだけ傾斜した状態で支持されるように組込まれ
    ていることを特徴とする主軸を片持支持した回転
    斜板式圧縮機。
JP62002634A 1987-01-10 1987-01-10 Shujikuokatamochishijishitakaitenshabanshikiatsushukuki Expired - Lifetime JPH0229874B2 (ja)

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