CN116399279A - 一种角接触球轴承内套圈接触直径测量装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种角接触球轴承内套圈接触直径测量装置及其使用方法，该测量装置包括测量平台，测量平台的上方设置有基准板，基准板上安装有主轴，主轴的一端安装有测量标准锥套及保持架，主轴与驱动组件相连，驱动组件可驱动主轴沿其中心轴线往复移动并向主轴施加测量载荷，还可驱动主轴沿其中心轴线旋转；测量平台上与主轴相对的位置形成测量工位，测量工位上安装被测内套圈，测量平台上的传感器组件可测量显示被测内套圈的接触直径值与校准用内套圈的接触直径值的差值。因此，本申请提供的测量装置可测量轴承内套圈接触直径，配合轴承外套圈接触直径可实现轴承的直接装配，保障角接触球轴承的接触角，减小实际接触角与理论接触角的偏差。

Description

一种角接触球轴承内套圈接触直径测量装置及其使用方法

技术领域

本申请涉及滚动轴承制造技术领域，尤其涉及一种角接触球轴承内套圈接触直径测量装置及其使用方法。

背景技术

精密角接触球轴承是高端精密轴承的重要类型，一般应用于高速、高精度的回转轴系中，多套同时使用，因轴承精度高、安装装配复杂，一般企业难以实现最佳装配状态，所以要求轴承企业将轴承的接触角、凸出量等参数做成一致的。

角接触球轴承是精密轴系常用的轴承，一般两套以上轴承联合配对使用。两套轴承联合配对使用时基本安装方式有：背对背DB安装方式(见图1)、面对面DF安装方式(见图2)以及串联DT安装方式(见图3)。多联轴承还存在其他多种安装方式，以三联轴承为例，图4、5、6分别示意出了三联轴承的几种安装方式。

为了保证轴系性能质量且发挥轴承的最佳性能，在两联以上轴承装配时，其基本要求为：①力的作用点在轴线上；②每套轴承承受一定的预载荷；③一组轴承的受力要均匀。因此，在角接触球轴承安装时，要保证轴承的接触角一致，最后进行轴向游隙的调整(负游隙)，游隙值应根据不同的使用工况和配合确定，确定游隙的方法是控制轴承端面凸出量和凹入量。所以单套角接触球轴承的接触角和凸出量是重要的技术参数指标，直接影响轴承的安装使用。

角接触球单套轴承凸出量为零、配对轴承的接触角相等是配对轴承的基本要求。现在国内外普遍采用被动修磨法达到配对轴承要求。具体的，国内外目前生产精密角接触球轴承的企业通常是在生产过程中严格控制接触角和成品轴承的端面凸出量，用凸出量仪测量预装轴承的端面凸出量，确定凸出量值，再用修磨轴承套圈高度的办法保证轴承的凸出量；根据轴承的理论游隙、沟曲率半径、装配球径等计算轴承的接触角，生产过程中控制轴承的游隙、沟曲率等间接控制接触角，通过接触角测量仪检测判断轴承接触角是否合格。

利用被动修磨法在生产过程中控制接触角存在如下问题：

1、由于存在游隙的偏差，以及内、外套圈沟曲率的偏差，计算的理论接触角与实际接触角存在偏差，对于要求高的轴承要进行接触角的全检；

2、理论接触角与预载荷下的接触角不一致。

因此，亟需提出一种新的技术方案来解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本申请提供一种角接触球轴承内套圈接触直径测量装置及其使用方法，用以解决现有轴承生产过程中轴承内套圈接触直径难以测量，导致轴承接触角控制精度不高的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一方面，本申请提供一种角接触球轴承内套圈接触直径测量装置，包括测量平台，所述测量平台的上方平行间隔设置有基准板，所述基准板上安装有主轴，所述主轴的一端与所述基准板转动连接，另一端朝测量平台延伸且端部安装有测量标准锥套及装设有测量球的保持架，所述主轴与驱动组件相连，所述驱动组件用以驱动主轴沿其中心轴线往复移动并向主轴施加测量载荷，且用以驱动主轴沿其中心轴线旋转；

所述测量平台上与主轴相对的位置形成测量工位，所述测量工位用以安装被测内套圈，所述测量平台上设置有传感器组件，所述传感器组件用以测量显示被测内套圈的接触直径值与校准用内套圈的接触直径值的差值；

所述主轴在驱动组件的驱动下，向被测内套圈靠近，且使得所述测量标准锥套和保持架与被测内套圈对应安装，测量球与被测内套圈抵触，测量标准锥套与传感器组件的探头对应。

上述技术方案进一步的，所述基准板上开设有安装孔，所述安装孔内设置有导向气缸套，所述导向气缸套上形成允许主轴贯穿的通道，所述通道的内壁上开设有一圈凹槽，所述凹槽形成空气轴承导套的安装位，所述主轴的一端贯穿所述导向气缸套后与第一端盖相连，所述第一端盖内安装有空气轴承，所述主轴与所述空气轴承相连，所述第一端盖上设置有空气喷嘴，所述空气喷嘴用以向所述空气轴承喷射压力空气，使得所述空气轴承与所述主轴旋转。

进一步的，所述主轴的另一端贯穿所述导向气缸套后与所述测量标准锥套及保持架相连；所述导向气缸套与第二端盖相连，所述第二端盖内设置有空气轴承及空气轴承导套，所述第二端盖上设置有空气喷嘴，所述主轴贯穿所述第二端盖后与所述测量标准锥套相连。

进一步的，所述驱动组件包括驱动气缸和空气喷嘴，所述驱动气缸与所述主轴相连，所述主轴被驱动气缸驱动的沿所述导向气缸套往复移动。

进一步的，所述主轴的一端形成用以安装所述测量标准锥套及保持架的台阶结构，所述测量标准锥套上形成与保持架适配的凹槽，所述凹槽的槽壁具有锥度，所述凹槽的内径自槽顶向槽底逐渐缩小，所述凹槽的槽底被所述主轴贯穿。

进一步的，所述保持架用以对若干个测量球进行安装限位，所述保持架的中心被所述主轴贯穿。

进一步的，所述台阶结构的端部设置有限位结构，所述限位结构用以实现对所述测量标准锥套及保持架的安装限位。

进一步的，当所述测量标准锥套和保持架安装在被测内套圈上时，所述测量标准锥套的端部与所述测量平台的表面抵触，所述测量平台上形成用以安装传感器的探头的通孔，所述通孔与所述测量标准锥套的端部相对应，所述传感器组件的探头通过锁紧螺母与测量平台紧固相连。

进一步的，所述测量平台上形成用以安装保护支点的凹槽，当测量标准锥套的端部与所述测量平台的表面抵触时，所述测量标准锥套的端部与所述保护支点对应相接。

进一步的，所述保护支点包括紧固在所述凹槽内的金属螺钉。

进一步的，所述主轴的中心轴线与所述测量平台的表面垂直。

进一步的，所述测量平台安装在工作台上，所述工作台上设置有多根立柱，所述立柱与所述基准板相连。

进一步的，所述传感器组件包括传感器探头、与所述传感器探头相连的处理器，以及与所述处理器相连的显示器。

另一方面，本申请提供一种角接触球轴承内套圈接触直径测量装置的使用方法，包括如下步骤：

S1：标定，将校准用内套圈置于测量工位上，测量标准锥套及装设有测量球的保持架随主轴下移，当测量球与所述校准用内套圈对位接触时，向所述主轴上施加测量载荷，当测量载荷加载至目标测量载荷时，将传感器组件的显示值设置为“0”点，完成标定；

S2：测量，将被测内套圈置于测量工位上，测量标准锥套及装设有测量球的保持架随主轴下移，当测量球与所述被测内套圈对位接触时，向所述主轴上施加目标测量载荷，传感器组件显示出测量值，该测量值为被测内套圈的接触直径值与校准用内套圈的接触直径值的差值。

相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供一种角接触球轴承内套圈接触直径测量装置，该装置包括测量平台，测量平台的上方设置有基准板，基准板上安装有主轴，主轴的一端与基准板转动连接，另一端安装有测量标准锥套及装设有测量球的保持架，主轴与驱动组件相连，驱动组件可驱动主轴沿其中心轴线往复移动并向主轴施加测量载荷，还可驱动主轴沿中心轴线旋转；测量平台上与主轴相对的位置形成测量工位，测量工位上安装被测内套圈，测量平台上的传感器组件可测量显示被测内套圈的接触直径值与校准用内套圈的接触直径值的差值。因此，本申请提供的角接触球轴承内套圈接触直径测量装置可以精确测量轴承的内套圈接触直径，配合轴承外套圈接触直径可实现轴承的直接装配，同时保障角接触球轴承的接触角，减小实际接触角与理论接触角的偏差，保证轴承安装使用可靠。进一步的，本申请提供的测量装置上加载的测量载荷可变，能够适应角接触轴承的不同配对载荷下的组装配对。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1为两套角接触球轴承背对背DB型安装的示意图；

图2为两套角接触球轴承面对面DF型安装的示意图；

图3为两套角接触球轴承串联DT型安装的示意图；

图4为三联角接触球轴承TBT型安装的示意图；

图5为三联角接触球轴承TFT型安装的示意图；

图6为三联角接触球轴承TT型安装的示意图；

图7为轴承内套圈接触直径测量原理示意图；

图8为本申请提供的角接触球轴承内套圈接触直径测量装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、工作台；2、立柱；3、螺栓；4、基准板；5、紧固螺栓；6、导向气缸套；7、空气轴承导套；8、第一端盖；9、空气喷嘴；10、主轴；11、第二端盖；12、测量标准锥套；13、保持架；14、被测内套圈；15、测量球；16、测量平台；17、保护支点；18、限位结构；19、固定座；20、锁紧螺母；21、传感器探头。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。

实施例一

为了解决现有技术存在的问题，本申请提供一种角接触球轴承内套圈接触直径测量装置。本申请提供的角接触球轴承内套圈接触直径测量装置可以测量轴承的内套圈接触直径，配合轴承外套圈接触直径可实现轴承的直接装配，同时保障角接触球轴承的接触角，减小实际接触角与理论接触角的偏差，保证轴承安装使用可靠。同时，本申请提供的测量装置可以测量轴承内套圈的接触点沟直径，解决了现在国内外没有专用于测量轴承内套圈接触直径仪器的问题，填补了市场的空白。该测量装置用以测量轴承内套圈接触直径的测量原理如下：

角接触球轴承工作运转时轴承滚动体与内外套圈接触点连线存在一定的角度，轴承制造时是通过控制装配游隙和内圈沟底直径来间接保障内圈接触点直径的。本申请提供的测量装置的测量原理是模拟轴承装配后成品轴承的状态，通过标准测量锥套直接测量轴承内套圈接触直径，测量用标准锥套的半锥角为轴承的接触角。

参见图7，展示了轴承内套圈接触直径的测量原理，轴承内套圈接触直径也可称为轴承内套圈的沟接触直径或圈接触直径。图中：D1j为测量标准锥套的接触直径，α为轴承的设计接触角，D2j为轴承内套圈的接触角α下的接触直径，Dw为测量用的测量球直径，D10为标定的标准直径，δ为轴承的凸出量，A为轴承的基准面，轴向载荷F_a，其中存在如下等式关系：

D1j＝ D10-2δ/tanα＝D2j +2 Dw*cosα (1)

D2j ＝ D1j -2Dw* cosα (2)

因此，在已知Dw和α角的情况下，只要测量出D1j的数值就可以间接测量出接触直径D2j的数值。

下面结合附图对该角接触球轴承内套圈接触直径测量装置的结构进行详细说明：

参见图8，本申请提供的角接触球轴承内套圈接触直径测量装置包括测量平台16，测量平台16的上方平行间隔设置有基准板4，基准板4上安装有主轴10，主轴10的一端与基准板4转动连接，另一端朝测量平台16延伸且端部安装有测量标准锥套12及装设有测量球15的保持架13，主轴10与驱动组件相连，驱动组件用以驱动主轴10沿其中心轴线往复移动并向主轴10施加测量载荷，且用以驱动主轴10沿中心轴线旋转。测量平台16上与主轴10相对的位置形成测量工位，测量工位用以安装被测内套圈14，测量平台16上设置有传感器组件，传感器组件用以测量显示被测内套圈14的接触直径值与校准用内套圈的接触直径值的差值。主轴10在驱动组件的驱动下，向被测内套圈14靠近，且使得测量标准锥套12和保持架13与被测内套圈14对应安装，测量球15与被测内套圈14抵触，测量标准锥套12与传感器组件的探头对应。因此，通过结构设计，本申请提供的测量装置上形成测量工位，测量工位上方设置测量结构，测量结构包括主轴10及设置在主轴10上的测量标准锥套12和保持架13，测量标准锥套12和保持架13均是标准件，将标准件作为检测基准对被测件进行测量计算。该装置在投入使用时需进行标定，仪器标定时需使用校准用内套圈完成传感器的零点标定，该校准用内套圈也是标准件。

在一种实施例中，本申请提供的基准板4上开设有安装孔，安装孔内设置有导向气缸套6，导向气缸套6上形成允许主轴10贯穿的通道，通道的内壁上开设有一圈凹槽，凹槽形成空气轴承导套7的安装位，主轴10的一端贯穿导向气缸套6后与第一端盖8相连，第一端盖8内安装有空气轴承，主轴10与空气轴承相连，第一端盖8上设置有空气喷嘴9，空气喷嘴9用以向空气轴承喷射压力空气，使得空气轴承与主轴10旋转。主轴10的另一端贯穿导向气缸套6后与测量标准锥套12及保持架13相连；导向气缸套6与第二端盖11相连，第二端盖11内设置有空气轴承及空气轴承导套，第二端盖11上设置有空气喷嘴，主轴10贯穿第二端盖11后与测量标准锥套12相连。因此，设置在主轴10上的空气轴承保证主轴10的稳定旋转。

在一种实施例中，驱动组件包括驱动气缸和空气喷嘴9，驱动气缸与主轴10相连，主轴10被驱动气缸驱动的沿导向气缸套6往复移动，驱动气缸还可用以对主轴10施加测量载荷。

在一种实施例中，主轴10的一端形成用以安装测量标准锥套12及保持架13的台阶结构，测量标准锥套12上形成与保持架13适配的凹槽，凹槽的槽壁具有锥度，凹槽的内径自槽顶向槽底逐渐缩小，凹槽的槽底被主轴10贯穿。保持架13用以对若干个测量球15进行安装限位，保持架13的中心被主轴10贯穿。测量标准锥套12及保持架13与主轴10同步运动。

在一种实施例中，台阶结构的端部设置有限位结构18，限位结构18用以实现对测量标准锥套12及保持架13的安装限位。

在一种实施例中，当测量标准锥套12和保持架13安装在被测内套圈14上时，测量标准锥套12的端部与测量平台16的表面抵触，测量平台16上形成用以安装传感器的探头的通孔，通孔与测量标准锥套12的端部相对应，传感器组件的探头通过锁紧螺母20与测量平台16紧固相连。在具体的实施例中，可在测量平台16上的通孔的下方设置固定座19，锁紧螺母20与固定座19螺纹配合，实现对传感器探头21的固定。

在一种实施例中，测量平台16上形成用以安装保护支点17的凹槽，当测量标准锥套12的端部与测量平台16的表面抵触时，测量标准锥套12的端部与保护支点17对应相接。保护支点17可以是紧固在凹槽内的金属螺钉，当然也可以是其他金属件。

在一种实施例中，主轴10的中心轴线与测量平台16的表面垂直。测量平台16安装在工作台1上，工作台1上设置有多根立柱2，立柱2将基准板4架设在测量平台16上方。

在一种实施例中，传感器组件包括传感器探头21、与传感器探头21相连的处理器，以及与处理器相连的显示器。传感器组件主要用以实现对被测内套圈14的接触直径值与校准用内套圈的接触直径值的差值的显示。本申请提供的传感器组件的结构连接关系可根据常规的传感器探头21、处理器及显示器的连接关系进行适应安装实现。

本申请提供的角接触球轴承内套圈接触直径测量装置可以测量轴承的内套圈接触直径，配合轴承外套圈接触直径可实现轴承的直接装配，同时保障角接触球轴承的接触角，减小实际接触角与理论接触角的偏差，保证轴承安装使用可靠。进一步的，本申请提供的测量装置上加载的测量载荷可变，能够适应角接触轴承的不同配对载荷下的组装配对。

实施例二

基于上述提供的角接触球轴承内套圈接触直径测量装置，本实施例提供一种角接触球轴承内套圈接触直径测量装置的使用方法。该测量装置在投入使用时，需先进行标定，可减小误差，提高检测精度和准确度。

本申请提供的角接触球轴承内套圈接触直径测量装置采用相对测量方法，测量前首先用标准件(校准用内套圈)进行传感器的零位标定，再测量被测内套圈的接触直径。

(1)仪器的标定：

标定前主轴10在气缸的作用下在上位状态，校准用标准件(即校准用内套圈)放在测量平台上，安装在主轴10上的测量标准锥套12(锥半角为轴承接触角)和测量球15(为装配球)在驱动气缸的作用下随主轴移动靠近测量工位，在空气喷嘴9作用下主轴10旋转，测量球15正确进入测量工位，然后给测量主轴10施加目标测量载荷，将此时传感器组件的显示值设为“0”点，仪器的标定完成。

(2)轴承内套圈接触直径的测量：

测量前主轴10在气缸的作用下在上位状态，被测内套圈14放在测量平台上，安装在主轴10上的测量标准锥套12(锥半角为轴承接触角)和测量球15(为装配球)在驱动气缸的作用下随主轴移动靠近测量工位，在空气喷嘴9作用下主轴10旋转，测量球15正确进入测量工位，然后给测量主轴10施加目标测量载荷，此时传感器组件将显示测量值m，m即为被测内套圈的接触直径值与校准用内套圈的接触直径值的差值。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种角接触球轴承内套圈接触直径测量装置，其特征在于，包括测量平台，所述测量平台的上方平行间隔设置有基准板，所述基准板上安装有主轴，所述主轴的一端与所述基准板转动连接，另一端朝测量平台延伸且端部安装有测量标准锥套及装设有测量球的保持架，所述主轴与驱动组件相连，所述驱动组件用以驱动主轴沿其中心轴线往复移动并向主轴施加测量载荷，且用以驱动主轴沿其中心轴线旋转；

所述测量平台上与主轴相对的位置形成测量工位，所述测量工位用以安装被测内套圈，所述测量平台上设置有传感器组件，所述传感器组件用以测量显示被测内套圈的接触直径值与校准用内套圈的接触直径值的差值；

所述主轴在驱动组件的驱动下，向被测内套圈靠近，且使得所述测量标准锥套和保持架与被测内套圈对应安装，测量球与被测内套圈抵触，测量标准锥套与传感器组件的探头对应。

2.根据权利要求1所述的角接触球轴承内套圈接触直径测量装置，其特征在于，所述基准板上开设有安装孔，所述安装孔内设置有导向气缸套，所述导向气缸套上形成允许主轴贯穿的通道，所述通道的内壁上开设有一圈凹槽，所述凹槽形成空气轴承导套的安装位，所述主轴的一端贯穿所述导向气缸套后与第一端盖相连，所述第一端盖内安装有空气轴承，所述主轴与所述空气轴承相连，所述第一端盖上设置有空气喷嘴，所述空气喷嘴用以向所述空气轴承喷射压力空气，使得所述空气轴承与所述主轴旋转。

3.根据权利要求2所述的角接触球轴承内套圈接触直径测量装置，其特征在于，所述主轴的另一端贯穿所述导向气缸套后与所述测量标准锥套及保持架相连；所述导向气缸套与第二端盖相连，所述第二端盖内设置有空气轴承及空气轴承导套，所述第二端盖上设置有空气喷嘴，所述主轴贯穿所述第二端盖后与所述测量标准锥套相连。

4.根据权利要求3所述的角接触球轴承内套圈接触直径测量装置，其特征在于，所述驱动组件包括驱动气缸和空气喷嘴，所述驱动气缸与所述主轴相连，所述主轴被驱动气缸驱动的沿所述导向气缸套往复移动。

5.根据权利要求1所述的角接触球轴承内套圈接触直径测量装置，其特征在于，所述主轴的一端形成用以安装所述测量标准锥套及保持架的台阶结构，所述测量标准锥套上形成与保持架适配的凹槽，所述凹槽的槽壁具有锥度，所述凹槽的内径自槽顶向槽底逐渐缩小，所述凹槽的槽底被所述主轴贯穿；

所述保持架用以对若干个测量球进行安装限位，所述保持架的中心被所述主轴贯穿；

所述台阶结构的端部设置有限位结构，所述限位结构用以实现对所述测量标准锥套及保持架的安装限位。

6.根据权利要求5所述的角接触球轴承内套圈接触直径测量装置，其特征在于，当所述测量标准锥套和保持架安装在被测内套圈上时，所述测量标准锥套的端部与所述测量平台的表面抵触，所述测量平台上形成用以安装传感器的探头的通孔，所述通孔与所述测量标准锥套的端部相对应，所述传感器组件的探头通过锁紧螺母与测量平台紧固相连。

7.根据权利要求6所述的角接触球轴承内套圈接触直径测量装置，其特征在于，所述测量平台上形成用以安装保护支点的凹槽，当测量标准锥套的端部与所述测量平台的表面抵触时，所述测量标准锥套的端部与所述保护支点对应相接；

所述保护支点包括紧固在所述凹槽内的金属螺钉。

8.根据权利要求1所述的角接触球轴承内套圈接触直径测量装置，其特征在于，所述主轴的中心轴线与所述测量平台的表面垂直；

所述测量平台安装在工作台上，所述工作台上设置有多根立柱，所述立柱与所述基准板相连。

9.根据权利要求1所述的角接触球轴承内套圈接触直径测量装置，其特征在于，所述传感器组件包括传感器探头、与所述传感器探头相连的处理器，以及与所述处理器相连的显示器。

10.一种权利要求1所述的角接触球轴承内套圈接触直径测量装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：标定，将校准用内套圈置于测量工位上，测量标准锥套及装设有测量球的保持架随主轴下移，当测量球与所述校准用内套圈对位接触时，向所述主轴上施加测量载荷，当测量载荷加载至目标测量载荷时，将传感器组件的显示值设置为“0”点，完成标定；

S2：测量，将被测内套圈置于测量工位上，测量标准锥套及装设有测量球的保持架随主轴下移，当测量球与所述被测内套圈对位接触时，向所述主轴上施加目标测量载荷，传感器组件显示出测量值，该测量值为被测内套圈的接触直径值与校准用内套圈的接触直径值的差值。

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