KR20190046570A - 자동차 조향장치 - Google Patents

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KR20190046570A
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KR1020170140517A
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박수형
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주식회사 만도
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Abstract

본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것으로, 하측으로 개구되어 토크센서가 수용되며 개구된 단부가 랙하우징과 결합되는 센서수용부와, 센서수용부에서 단차져 직경이 작게 형성되어 상측이 더스트패킹을 매개로 대시패널을 지지하며 내주면에 돌출 형성되어 센서수용부를 밀폐시키는 돌출부가 구비된 샤프트지지부가 형성되어 있는 센서하우징을 포함한다.

Description

자동차 조향장치{Steering System Of Vehicle}
본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 랙하우징커버 외에 씰링부재와 더스트커버 등의 별도 부품이 구비되지 않아도 랙하우징 내부로 이물질이 유입되지 않도록 수밀시킬 수 있으며, 조립공정 및 시간을 단축할 수 있고 부품 수가 줄어들며 부품간의 이탈방지구조가 추가될 필요가 없어 비용을 절감시키는 자동차의 조향장치에 관한 것이다.
도 1은 자동차의 조향장치의 개략 구성도이며, 도 2는 종래 자동차의 조향장치의 일부에 대한 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래 자동차의 조향장치(100)는 운전석에 배치되는 조향휠(102)과 이에 연결된 조향축(104), 그리고 조향축(104)이 차체에 고정될 수 있도록 구비된 조향 컬럼(106), 조향축(104)으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환하는 랙 기어(108)와 피니언 기어(110), 양단부에 이너 볼 조인트(130)가 구비된 랙바(140), 랙바(140)의 외주면을 감싸도록 형성된 랙하우징(150), 이너 볼 조인트(130)의 볼과 일체로 형성된 타이로드(160) 및 타이로드(160)의 끝단에 구비된 아우터 볼 조인트(170), 아우터 볼 조인트(170)는 타이어(180)의 너클(Knuckle, 190)과 연결되도록 구성된다.
도 2에 도시되 바와 같이, 종래 자동차의 조향장치(100)는, 자동차의 횡 방향으로 연장되어 외주면 일측에 랙기어(108)를 구비하는 랙바(140), 랙기어(108)와 맞물리는 피니언기어(110)를 구비하는 조향축(104), 조향축(104)에 결합되는 토크센서(207), 랙바(140)와 조향축(104)과 토크센서(207) 등이 내장되는 랙하우징(150)을 포함하여 구성된다.
이러한 종래 자동차의 조향장치에서는, 랙하우징(150)에 조향축(104)과 토크센서(207)를 결합하고, 랙하우징(150)의 일측을 통해 삽입된 와이어하니스(209)의 커넥터(211)를 토크센서(207)에 결합하며, 와이어하니스(209)는 고정볼트(221)를 통해 랙하우징(150)에 고정되는 와이어커버(219)를 통해 랙하우징(150) 내부로 인입된다.
이렇게 랙하우징(150)에 조향축(104)과 토크센서(207)가 결합되면 상측에 랙하우징커버(215)가 체결부재(217)에 의해 랙하우징(150)에 결합되게 된다.
또한, 조향축(104)과 랙하우징커버(215) 사이에는 랙하우징(150) 내부를 수밀시키는 별도의 씰링부재(213)가 결합되며, 랙하우징커버(215)의 상부에 더스트커버(미도시)가 결합되고 더스트커버(미도시)에 더스트패킹이 결합되어 대시패널을 지지하게 된다.
그러나, 이러한 종래의 자동차의 조향장치는 랙하우징커버 외에 별도의 씰링부재와 더스트커버 등이 구비되어 조립됨으로 인해 조립설비가 필요하며 조립공정 및 시간이 오래걸리고, 부품간의 이탈방지구조가 추가되어 비용이 증대되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로 자동차의 조향장치에 있어서, 랙하우징커버 외에 별도의 씰링부재와 더스트커버 등이 구비되지 않아도 랙하우징 내부로 이물질이 유입되지 않도록 수밀시킬 수 있어서 조립공정 및 시간을 단축할 수 있고 부품 수가 줄어들며 부품간의 이탈방지구조가 추가될 필요가 없어 비용을 절감시키는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 하측으로 개구되어 토크센서가 수용되며 개구된 단부가 랙하우징과 결합되는 센서수용부와, 센서수용부에서 단차져 직경이 작게 형성되어 상측이 더스트패킹을 매개로 대시패널을 지지하며 내주면에 돌출 형성되어 센서수용부를 밀폐시키는 돌출부가 구비된 샤프트지지부가 형성되어 있는 센서하우징을 포함하는 자동차의 조향장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 종래의 랙하우징커버, 씰링부재, 더스트커버를 대체하는 센서하우징이 구비됨에 따라 별도의 씰링부재와 더스트커버 등이 구비되지 않아도 랙하우징 내부가 수밀되어 이물질이 유입되지 않으며, 추가로 센서하우징 내부에 외부의 이물질이 유입되는 것을 방지하는 1차 수밀구조와 2차 수밀구조가 구비되어 조립이 간편하면서도 랙하우징 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 부품 수가 줄어들어 조립공정 및 시간을 단축할 수 있고 부품간의 이탈방지구조가 추가될 필요가 없어 비용을 절감시키는 효과가 있다.
도 1은 종래 자동차의 조향장치를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 2는 종래 자동차의 조향장치의 일부에 대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 조향장치 중 일부에 대한 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 조향장치 중 일부에 대한 단면도이다.
도 5는 도 4의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동차의 조향장치 중 일부에 대한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동차의 조향장치 중 센서하우징의 사시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 조향장치 중 일부에 대한 분해사시도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 조향장치 중 일부에 대한 단면도이고, 도 5는 도 4의 확대도이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동차의 조향장치 중 일부에 대한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동차의 조향장치 중 센서하우징의 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 조향장치는, 하측으로 개구되어 토크센서(304)가 수용되며 개구된 단부가 랙하우징(370)과 결합되는 센서수용부(310)와, 센서수용부(310)에서 단차져 직경이 작게 형성되어 상측이 더스트패킹(350)을 매개로 대시패널(401)을 지지하며 내주면에 돌출 형성되어 센서수용부(310)를 밀폐시키는 돌출부(431)가 구비된 샤프트지지부(330)가 형성되어 있는 센서하우징(300)을 포함한다.
조향축(303)은 하측에 피니언기어가 형성되어 랙바의 랙기어와 치합되며, 피니언기어와 랙기어가 치합되어 있어서 조향축(303)이 회전하여 랙바를 좌우로 슬라이딩시켜 조향시킨다.
랙바와 조향축(303)의 피니언기어가 형성된 부분은 랙하우징(370)이 감싸며, 조향축(303)은 랙하우징(370)의 상측으로 개구되는 개구부(371)로 관통되어 외측으로 돌출된다.
랙하우징(370)의 개구부(371)에는 내부공간이 넓게 형성되어 토크센서(304)가 안착되며, 조향축(303)이 개구부(371)로 관통되어 외측으로 돌출된다.
그리고, 대시패널(401)에 지지되는 더스트패킹(350)과 랙하우징(370)의 개구부(371) 사이에는 센서하우징(300)이 결합되며, 센서하우징(300)이 랙하우징(370)의 개구부(371)에 안착되어 있는 토크센서(304)와 외측으로 돌출되는 조향축(303)을 감싸며 랙하우징(370)과 결합되고 더스트패킹(350)과 결합되어 대시패널(401)을 지지한다.
센서하우징(300)은 토크센서(304)가 결합된 조향축(303)을 감싸도록 제공되는데, 랙하우징(370)과 더스트패킹(350) 사이에 결합되어 조향축(303)을 지지하며, 토크센서(304)와 조향축(303)을 외부로부터 보호한다.
이러한 센서하우징(300)은 크게 랙하우징(370)의 개구부(371)에 결합되는 센서수용부(310)와 더스트패킹(350)과 결합되는 샤프트지지부(330)가 형성된다.
센서수용부(310)는 랙하우징(370)의 개구부(371)와 대응되는 형상으로 형성되어 샤프트지지부(330) 보다 내부 공간이 크게 형성되며 하측으로 개구되어 토크센서(304)가 수용되고, 개구된 단부가 랙하우징(370)의 개구부(371)와 결합된다.
또한, 센서수용부(310)는 랙하우징(370)의 개구부(371)와 체결부재(302)를 매개로 결합되도록, 센서수용부(310)의 개구된 단부의 외주면에서 외측으로 돌출 형성되어 체결부재(302)로 랙하우징(370)과 결합되는 체결부(311)가 복수개 구비된다.
이때, 랙하우징(370)의 개구부(371)에도 체결부(311)와 대응되는 위치에 랙하우징(370)의 체결부(311)가 형성된다.
이러한 센서수용부(310)의 개구된 단부의 둘레에서 돌출 형성되는 체결부(311)에는 체결부재(302)가 관통하는 체결홀(313)이 각각 형성되고, 체결부재(302)가 체결홀(313)을 관통하며 랙하우징(370)의 개구부(371)에 형성된 체결홀(313)에 체결되어 랙하우징(370)과 센서하우징(300)이 결합된다.
또한, 랙하우징(370)과 센서하우징(300) 사이가 수밀되도록, 랙하우징(370)의 개구부(371)와 센서수용부(310)의 개구된 단부 사이에는 오링(407)이 삽입될 수도 있으며, 센서수용부(310)의 개구된 단부의 하측면에는 요홈 형상의 오링삽입홈(417)이 형성되어 오링(407)이 삽입되어 랙하우징(370)의 개구부(371)와 센서수용부(310)의 개구된 단부 사이에서 압착된다.
그리고, 센서수용부(310)에는 일측에 토크센서(304)와 연결되는 전선이 관통하여 외부로 돌출될 수 있는 관통홀(315)이 형성된다.
또한, 샤프트지지부(330)는 센서수용부(310)에서 단차져 직경이 작게 형성되어 조향축(303)을 감싸며, 상측단이 더스트패킹(350)을 매개로 대시패널(401)을 지지한다.
이러한 샤프트지지부(330)는 상단에 외측으로 돌출되는 플랜지부(335)가 형성되며 플랜지부(335)의 상측면에서 함몰되는 삽입홈(336)에 더스트패킹(350)이 삽입되어 대시패널(401)을 탄성지지한다.
이러한 더스트패킹(350)은 하측이 플랜지부(335)의 삽입홈(336)에 삽입되어 대시패널(401)과 플랜지부(335) 사이를 축방향으로 탄성지지하여 센서하우징(300)을 통해 전달되는 진동 및 소음 등을 저감시킨다.
또한, 플랜지부(335)의 외주면에는 돌출 형성되되 끝단이 하측으로 절곡되는 결합돌기(334)가 복수개 형성되며, 더스트패킹(350)의 외주면에도 결합돌기(334)가 걸리는 결합부(351)가 결합돌기(334)와 대응되게 복수개 형성되고, 결합부(351)에 형성되는 결합홀(353)에 결합돌기(334)가 걸려 더스트패킹(350)과 센서하우징(300)이 결합된다.
이러한 센서하우징(300)에는 외부의 먼지 또는 수분 등의 이물질이 내측으로 유입되는 것을 방지하도록, 샤프트지지부(330)의 내주면에서 돌출 형성되어 센서수용부(310)를 수밀시키는 돌출부(431)가 구비된다.
돌출부(431)는 샤프트지지부(330)의 내주면에서 돌출 형성되어 조향축(303)과 근접하게 위치되어 돌출부(431)와 조향축(303) 사이로 이물질이 유입되는 것을 저감시킨다.
또한, 돌출부(431)는 상측으로 갈수록 내경이 좁아지는 테이퍼 형상으로 형성되는 테이퍼면(431a)이 구비되어 돌출부(431)의 상측공간에서 하측공간으로 이물질이 유입되는 것을 저감시키며 센서수용부(310) 내측을 수밀시킨다.
또한, 돌출부(431)의 하측면과 샤프트지지부(330)의 내측에는 베어링(405)이 결합되며, 베어링(405)을 매개로 조향축(303)이 센서하우징(300)에 결합된다.
베어링(405)은 외륜이 샤프트지지부(330)의 내측에 결합되되 돌출부(431)의 하측면에 지지되어 고정되며, 내륜이 조향축(303)에 결합되어 조향축(303)의 회전을 지지한다.
또한, 돌출부(431)는 내주면에서 돌출되어 조향축(303)을 지지하는 실링부(433)가 형성된다.
이때, 조향축(303)을 지지하는 실링부(433)가 형성되는 센서하우징(300)은 내마모성과 저마찰성뿐만 아니라 소정의 휨과 강성이 구비되는 재질로 형성될 것이 요구되므로, 폴리 아세탈(POM), 폴리 아미드(PA), 폴리 카보네이트(PC), 폴리 이미드(PI), 폴리 부틸렌 테레프 탈레이트(PBT) 등과 같은 엔지니어링 플라스틱계열 재질 등으로 형성된다.
또한, 센서하우징(300)은 엔지니어링 플라스틱계열 재질 등으로 사출되어 형성될 수 있으며 이에 따라 센서수용부(310), 샤프트지지부(330), 실링부(433) 등이 일체로 형성되고 내부의 실링부(433) 또는 후술할 돌출지지부(637) 등의 가공공정이 삭제되어 원가가 절감되며 조립공정이 단축된다.
이어서, 실링부(433)는 조향축(303)을 지지하여 돌출부(431)와 조향축(303) 사이의 유격을 제거하며 돌출부(431)의 상측공간과 하측공간을 분리시킬 수 있어서 상측공간에서 하측공간으로 이물질이 유입되는 것을 방지한다.
이러한 실링부(433)는 일예로 상측리브(433a)와 하측리브(433b)로 이루어진 리브 형상으로 형성될 수 있으며, 상측리브(433a)와 하측리브(433b)는 각각 조향축(303)을 지지하여 센서하우징(300) 내측을 수밀시키되, 돌출부(431)의 내주면이 조향축(303)의 외측면에 접촉되는 것에 비해 조향축(303)을 지지하는 면적을 줄일 수 있어서 조향축(303)과의 마찰으로 인한 동력손실이 줄어들게 된다.
상측리브(433a)는 돌출부(431)에서 상측으로 경사지게 돌출 형성되어 조향축(303)을 지지하며, 상측으로 연장되면서 끝단이 조향축(303)의 외측면에 지지되고 있어서 이물질이 하측으로 유입되는 것을 방지한다.
또한, 상측리브(433a)의 끝단은 조향축(303)이 결합되면서 압축되어 조향축(303)의 외측면을 탄성지지한다.
또한, 하측리브(433b)는 하측으로 경사지게 돌출 형성되어 조향축(303)을 지지하며, 상측리브(433a)와 하측리브(433b)가 조향축(303)을 지지하고 있어서 조향축(303)을 안정적으로 지지한다.
또한, 하측리브(433b)도 끝단이 조향축(303)의 결합시 압축되어 조향축(303)의 외측면을 탄성지지한다.
또한, 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 샤프트지지부(330)의 상측단에는 내주면에서 돌출 형성되되 조향축(303)과 간극을 형성하는 돌출지지부(637)가 구비된다.
이러한 돌출지지부(637)는 조향축(303)과 샤프트지지부(330)의 상측단 사이의 공간을 줄여 외부의 이물질이 샤프트지지부(330)의 내측으로 유입되는 것을 저감시키도록 돌출지지부(637)가 형성되어 조향축(303)과 간극을 형성한다.
이러한 돌출지지부(637)가 구비되어 있어서, 1차 수밀구조로 돌출지지부(637)가 센서하우징(300)의 상측에서 외부의 이물질이 유입되는 것을 방지하며, 2차 수밀구조로 실링부(433)가 센서하우징(300)의 중앙부의 내측에 형성되어 조향축(303)을 지지하고 외부의 이물질이 토크센서(304) 및 랙하우징(370) 내부로 유입되는 것을 방지한다.
또한, 샤프트지지부(330)의 상측면에는 외측에서 내측으로 갈수록 돌출량이 점차 커지는 경사부(639)가 형성된다.
경사부(639)는 더스트패킹(350)과 대시패널(401) 사이로 이물질이 유입되더라도 유입된 이물질이 경사부(639)의 경사면을 따라 더스트패킹(350)이 삽입되는 삽입홈(336)으로 유도하여 센서하우징(300) 내측으로 이물질이 유입되는 것을 방지한다.
이러한 형상과 구조를 갖는 본 발명의 실시예들에 의하면 종래의 랙하우징커버, 씰링부재, 더스트커버를 대체하는 센서하우징이 구비됨에 따라 별도의 씰링부재와 더스트커버 등이 구비되지 않아도 랙하우징 내부가 수밀되어 이물질이 유입되지 않으며, 추가로 센서하우징 내부에 외부의 이물질이 유입되는 것을 방지하는 1차구조와 2차구조가 구비되어 조립이 간편하면서도 랙하우징 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 부품 수가 줄어들어 조립공정 및 시간을 단축할 수 있고 부품간의 이탈방지구조가 추가될 필요가 없어 비용을 절감시키는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
300: 센서하우징 303: 조향축
304: 토크센서 310: 센서수용부
311: 체결부 313: 체결홀
315: 관통홀 330: 샤프트지지부
334: 결합돌기 335: 플랜지부
336: 삽입홈 350: 더스트패킹
351: 결합부 401: 대시패널
405: 베어링 431: 돌출부
431a: 테이퍼면 433: 실링부
433a: 상측리브 433b: 하측리브
637: 돌출지지부 639: 경사부

Claims (9)

  1. 하측으로 개구되어 토크센서가 수용되며 개구된 단부가 랙하우징과 결합되는 센서수용부와, 상기 센서수용부에서 단차져 직경이 작게 형성되어 상측이 더스트패킹을 매개로 대시패널을 지지하며 내주면에 돌출 형성되어 상기 센서수용부를 밀폐시키는 돌출부가 구비된 샤프트지지부가 형성되어 있는 센서하우징을 포함하는 자동차의 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조향축은 상기 샤프트지지부 내측에 결합되는 베어링을 매개로 상기 센서하우징에 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서수용부에는 일측에 상기 토크센서와 연결되는 전선이 관통되는 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상측으로 갈수록 내경이 좁아지는 테이퍼 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 돌출부는 내주면에서 돌출되어 상기 조향축을 지지하는 실링부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 실링부는 상측으로 경사지게 돌출되어 상기 조향축을 지지하는 상측돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 실링부는 하측으로 경사지게 돌출되어 상기 조향축을 지지하는 하측돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 샤프트지지부는 상단에 외측으로 돌출되는 플랜지부가 형성되며 상기 더스트패킹이 상기 대시패널과 플랜지부 사이를 축방향으로 탄성지지하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 센서수용부는 하측단에서 외측으로 돌출 형성되어 체결부재를 매개로 상기 랙하우징과 결합되는 체결부가 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20220260443A1 (en) * 2021-02-16 2022-08-18 Mando Corporation Torque sensor apparatus
KR20220134798A (ko) * 2021-03-25 2022-10-06 (주)케이에이씨 자동차 조향장치용 토크 센서 하우징

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