JP5945602B2 - ロック機構付き摩擦要素を備えた自動変速機及びその制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ロック機構付き摩擦要素を備えた自動変速機の制御に関する。
自動変速機のクラッチ・ブレーキとして、同軸に配置される2つの部材(クラッチの場合は双方が回転要素、ブレーキの場合は一方が回転要素で他方が非回転要素)を連結するために、油圧によって動作する摩擦要素が用いられている。
かかる摩擦要素においては、例えば、複数の摩擦プレートが2つの部材それぞれに軸方向に摺動自在に取り付けられ、かつ、2つの部材の摩擦プレートが交互に配置される。そして、油圧ピストンによって2つの部材の摩擦プレートを互いに押し付けると、2つの部材が摩擦プレートを介して連結される(JP7−12221A)。
上記摩擦要素においては、締結状態を維持するには、油圧ポンプを動作させて油圧ピストンに油圧を供給し続ける必要があり、自動変速機を搭載した車両の燃費が悪化するという問題がある。
そこで、摩擦要素が締結するまでは油圧を供給するが、摩擦要素が締結した後はロック機構によって油圧ピストンの動きを規制し、油圧を下げても摩擦要素が締結状態を維持でき、また、摩擦要素を解放する油圧を供給することでロック機構を解除し、油圧を下げても摩擦要素の解放状態を維持できるようにすることが考えられる。当該構成によれば、油圧ピストンに油圧を供給し続ける必要がなくなり、油圧ポンプの負荷を低減させることができる分、車両の燃費を向上させることができる。
しかしながら、上記のようなロック機構付き摩擦要素を備えた自動変速機においては、走行モードを選択すると締結圧を供給して摩擦要素を締結状態にし、非走行モードを選択すると解放圧を供給して摩擦要素を解放状態にする制御が行われるので、誤操作等により変速機の走行モードと非走行モードが短時間に繰り返し選択された場合に、走行モードでロック機構がロック状態になる前に非走行モードが選択され解放圧が供給されると、その後に走行モードが選択され締結圧を供給しても解放圧の残圧が抵抗になり、摩擦要素の締結に遅れが生じるという問題がある。
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、ロック機構付きの摩擦要素を備えた自動変速機において、非走行モード→走行モード→非走行モード→走行モードと短時間に選択された場合の、摩擦要素の締結の遅れを防止することを目的とする。
本発明のある態様によれば、自動変速機であって、動力伝達経路に配置され、ON圧を締結側油室に供給すると締結するとともにロック機構がロック状態になり、前記ロック機構がロック状態になると前記締結側油室の油圧を下げても締結状態を維持し、前記ロック機構がロック状態のときに解放側油室にOFF圧を供給すると前記ロック機構がアンロック状態になり、前記解放側油室の油圧を下げても解放状態を維持する摩擦要素と、前記自動変速機のモードとして走行モード又は非走行モードを選択することのできるセレクトスイッチと、前記セレクトスイッチによって前記走行モードが選択されたら、前記締結側油室に前記ON圧を供給して前記ロック機構をロック状態にし、その後前記締結側油室の油圧を下げる締結制御を行い、前記セレクトスイッチによって前記非走行モードが選択されたら、前記解放側油室に前記OFF圧を供給して前記ロック機構をアンロック状態にし、その後前記解放側油室の油圧を下げる解放制御を行う制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記セレクトスイッチによって前記非走行モードが選択された時に前記ロック機構がロック状態になっているか判定し、前記ロック機構がロック状態になっていない場合は、前記OFF圧を前記解放側油室に供給しない自動変速機が提供される。また、これに対応する制御方法が提供される。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る自動変速機を備えた車両の概略構成を示している。車両は、エンジン1、トルクコンバータ2、変速機3を備え、エンジン1の出力回転は、トルクコンバータ2、変速機3、図示しないデファレンシャルギヤユニットを介して図示しない駆動輪へと伝達される。
変速機3は、有段又は無段の自動変速機である。変速機3は、リバースブレーキ4と、フォワードクラッチ5とを備える。変速機3は、リバースブレーキ4が締結されている状態ではエンジン1の回転を反転して出力し、フォワードクラッチ5が締結されている状態ではエンジン1の回転を回転方向を維持したまま出力する。
リバースブレーキ4は、締結圧を供給することで締結し、締結状態を維持するには締結圧を供給し続ける必要のある従来の摩擦要素である。リバースブレーキ4を解放するには締結圧の供給を停止すればよい。
フォワードクラッチ5は、後述するように、ロック機構BLを備えた摩擦要素である。フォワードクラッチ5にON圧を供給し、ロック機構BLがロック状態になれば、ON圧の供給を停止してもフォワードクラッチ5は締結状態を維持することができる。フォワードクラッチ5を解放するには、フォワードクラッチ5にOFF圧を供給し、ロック機構BLを解除状態にすればよく、一旦ロック機構BLが解除状態になればOFF圧の供給を停止してもフォワードクラッチ5は解放状態を維持することができる。フォワードクラッチ5の構成については後で詳しく説明する。
なお、リバースブレーキ4及びフォワードクラッチ5は、両者が同時に締結されると変速機3は出力軸が回転不能ないわゆるインターロック状態になるので、これらの締結は択一的に行われる。
油圧制御回路7は、エンジン1によって駆動される油圧ポンプ8からの油圧をライン圧に調圧するレギュレータバルブと、ライン圧を元圧としてフォワードクラッチ5を含む摩擦要素(変速機3が無段変速機の場合は加えて無段変速機構の構成要素)に供給する油圧を調圧するソレノイドバルブと、油圧ポンプ8、各バルブ及び各摩擦要素の間を接続する油路を備える。
油圧制御回路7の各バルブは、変速機コントローラ9からの制御信号に基づき制御される。変速機コントローラ9は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等で構成され、各種センサ及びエンジンコントローラから入力される各種信号に基づき車両の走行状態を判断し、走行状態に適した変速段(変速機3が無段変速機の場合は変速比)が実現されるよう、油圧制御回路7に指令を出力する。
変速機コントローラ9には、エンジン1の回転速度Neを検出する回転速度センサ101、変速機3の入力回転速度を検出する回転速度センサ102、油圧制御回路7から供給される作動油の油圧を検出する油圧センサ103、セレクトスイッチ11の位置を検出するインヒビタスイッチ104、アクセルペダルの操作量(以下、「アクセル開度APO」という。)を検出するアクセル開度センサ105、ブレーキのON/OFFを検出するブレーキスイッチ106等からの信号等が入力される。
セレクトスイッチ11は、レバー式又はボタン式であり、レバー又はボタンを操作することによって、変速機3のモードとして、パーキングモード(以下、「Pモード」という。)、リバースモード(以下、「Rモード」という。)、ニュートラルモード(以下、「Nモード」という。)及びドライブモード(以下、「Dモード」という。)のいずれかのモードを選択することができる。
変速機コントローラ9は、セレクトスイッチ11によって選択されたモードに応じて、フォワードクラッチ5及びリバースブレーキ4をそれぞれ締結または解放する。具体的には、Dモードでは、フォワードクラッチ5が締結され、リバースブレーキ4が解放される。Rモードでは、フォワードクラッチ5が解放され、リバースブレーキ4が締結される。Pモード及びNモードでは、フォワードクラッチ5及びリバースブレーキ4が解放される。
次に、フォワードクラッチ5の詳細な構成について説明する。
図2は、フォワードクラッチ5、及び、これを動作させるクラッチ動作パック6の断面を示している。以下、各構成について説明する。
フォワードクラッチ5は、クラッチドラム51と、クラッチハブ52と、ドリブンプレート53と、ドライブプレート54と、リテーナプレート55とを備える。
クラッチドラム51及びクラッチハブ52は同軸に配置される。クラッチドラム51には、図示しない回転要素(軸、ギヤ等)が連結される。クラッチハブ52には、図示しない別の回転要素(軸、ギヤ等)が連結される。
クラッチドラム51には、スプライン結合によって軸方向に摺動自在にドリブンプレート53が取り付けられる。クラッチハブ52には、スプライン結合によって軸方向に摺動自在にドライブプレート54が取り付けられる。4枚のドリブンプレート53と4枚のドライブプレート54は、交互に配置され、ドライブプレート54の両側の摩擦面には、クラッチフェーシングが貼り付けられる。
クラッチドラム51は、ドリブンプレート53及びドライブプレート54を介して、クラッチドラム51に連結された回転要素から入力される回転をクラッチハブ52に伝達する。
リテーナプレート55は、油圧ピストン61とは反対側の端部に配置されたドライブプレート54と、クラッチドラム51内周の溝に固定されたスナップリング64との間に介装される。リテーナプレート55は片面が摩擦面である。また、リテーナプレート55は、軸方向の厚みがドリブンプレート53より厚く、ドリブンプレート53及びドライブプレート54の倒れを防止する。
クラッチ動作パック6は、油圧ピストン61と、ON圧ピストン室62と、OFF圧ピストン室63と、スナップリング64と、ダイヤフラムスプリング65と、仕切りプレート66と、ロック機構BLとを備える。
油圧ピストン61は、フォワードクラッチ5に対して軸方向に変位可能に配置される。油圧ピストン61の一方の面がON圧受圧面61aであり、他方の面がOFF圧受圧面61bである。
ON圧ピストン室62は、油圧ピストン61のON圧受圧面61aにON圧を作用させるために、クラッチドラム51と油圧ピストン61との間に画成される。
OFF圧ピストン室63は、油圧ピストン61のOFF圧受圧面61bにOFF圧を作用させるために、クラッチドラム51に固定された仕切りプレート66と、油圧ピストン61との間に画成される。
スナップリング64は、フォワードクラッチ5を挟んで油圧ピストン61の反対側の位置に配置され、フォワードクラッチ5を軸方向に支持する。
ダイヤフラムスプリング65は、油圧ピストン61のクラッチ側端面61cとフォワードクラッチ5のピストン側端面5aとの間に介装される。ダイヤフラムスプリング65は、軸方向に2枚重ねで配置され、油圧ピストン61をスナップリング64に向かう締結方向に移動させると、フォワードクラッチ5に締結力を作用させる。
ロック機構BLは、クラッチドラム51に内蔵されていて、油圧ピストン61と、ボール保持ピストン67と、ボール68とで構成される。
油圧ピストン61は、フォワードクラッチ5に対して軸方向に変位可能に配置される。油圧ピストン61には、収納部61dと、テーパー面61eとが設けられる。収納部61dは、油圧ピストン61の解放方向への移動を規制するときにボール68を収納する。テーパー面61eは、収納部61dに連続して形成され、油圧ピストン61が解放方向にストロークすると、ボール68を内側に押し込む。
ボール保持ピストン67は、油圧ピストン61を覆うクラッチドラム51の内周円筒部51aと、クラッチドラム51から軸方向に突出する仕切り円筒壁部51bとによって画成される円筒空間に配置される。ボール保持ピストン67は、ON圧またはOFF圧が作用すると軸方向に移動する。ボール保持ピストン67の外周面と仕切り円筒壁部51bとの間はシールリング84によってシールされ、ボール保持ピストン67の内周面と内周円筒部51aとの間はシールリング85によってシールされ、油圧ピストン61の内周面と仕切り円筒壁部51bとの間はシールリング86によってシールされる。これにより、油圧ピストン61の両側にON圧ピストン室62とOFF圧ピストン室63とが画成される。
クラッチドラム51に開口されたON圧ポート51dとON圧ピストン室62とは、ボール保持ピストン67に形成されたON圧連通溝67aと、仕切り円筒壁部51bに開口されたON圧連通穴51eとを介して連通される。クラッチドラム51に開口されたOFF圧ポート51fとOFF圧ピストン室63とは、ボール保持ピストン67に形成されたOFF圧連通溝67bと、仕切り円筒壁部51bの端部と仕切りプレート66との間に確保されたOFF圧連通隙間とを介して連通される。
ボール保持ピストン67には、収納部67cと、テーパー面67dと、ロック面67eとが設けられる。収納部67cは、油圧ピストン61の解放方向への移動を許容するときにボール68を収納する。テーパー面67d及びロック面67eは、収納部67cに連続して形成され、ボール保持ピストン67がフォワードクラッチ5に向かう方向にストロークすると、テーパー面67dがボール68を外側に押し出し、ロック面67eが押し出されたボール68をその位置にロックする。
ボール68は、仕切り円筒壁部51bに開口したボール穴51cに設けられる。ボール68は、ON圧またはOFF圧の作用による油圧ピストン61及びボール保持ピストン67の軸方向移動に伴ってピストン61、67のテーパー面61e、67dから力を受け、ロック位置とロック解除位置との間を径方向に移動する。
以上説明した構成によれば、ON圧ピストン室62にON圧を作用させると、油圧ピストン61がフォワードクラッチ5に近づく締結方向に移動し、押し縮められたダイヤフラムスプリング65の付勢力によってフォワードクラッチ5が締結状態となる。油圧ピストン61が締結方向に移動すると、回転による遠心力と油圧によってボール68が外径方向に移動し、収納部61dにボール68が収納される。そして、ボール保持ピストン67へのON圧作用に伴ってボール保持ピストン67が軸方向(フォワードクラッチ5に向かう方向)に移動し、収納部67cに保持されるボール68を、ロック面67eにより保持する。
これによりロック機構BLがロック状態となって油圧ピストン61の解放方向の移動が規制され、ON圧をドレーンしてもフォワードクラッチ5の締結状態が維持される。ON圧ピストン室62へのON圧の供給は締結動作中のみであり、フォワードクラッチ5の締結状態を維持するためのON圧の供給は不要である。
上記ON圧の給排を実現する変速機コントローラ9の制御を締結制御と呼び、変速機コントローラ9は、セレクトスイッチ11によってDモードが選択された場合に締結制御を実行する。
また、OFF圧ピストン室63にOFF圧を作用させると、ボール保持ピストン67がロック面67eによるボール68の保持位置から保持解除位置まで、軸方向(フォワードクラッチ5から離れる方向)に移動する。OFF圧による力とダイヤフラムスプリング65による締結力の反力を合わせた力が油圧ピストン61に作用し、油圧ピストン61がリターン方向にストロークするとともにボール68をロック解除方向に押し返す。ボール68がロック解除位置まで移動すると、ロック機構BLがアンロック状態となる。
フォワードクラッチ5を解放するときON圧はゼロの状態なので、OFF圧をドレーンしてもボール68をボール保持ピストン67の収納部67cに収納した状態が維持される。OFF圧ピストン室63へのOFF圧の供給は解放動作中のみであり、フォワードクラッチ5の解放状態を維持するためのOFF圧の供給は不要である。
上記OFF圧の給排を実現する変速機コントローラ9の制御を解放制御と呼び、変速機コントローラ9は、セレクトスイッチ11によってDモード以外が選択された場合に解放制御を実行する。
また、変速機コントローラ9は、締結制御のON圧の供給によりロック機構BLがロック状態になったか否かの判定を行う。ロック機構BLは、上記の通り、Dモードが選択されるとON圧を供給し、ON圧作用に伴ってボール保持ピストン67が軸方向に移動するので、ロック機構BLがロック状態になるときは、油圧ピストン61によってクラッチ締結後、ボール保持ピストン67が移動してON圧ピストン室62の容積が増加するのにともないON圧が低下する。変速機コントローラ9は、ON圧の供給中に油圧センサ103によりON圧の低下を検出すると、ロック機構BLがロック状態になったと判定する。
ところで、変速機コントローラ9は、上記の通り、セレクトスイッチ11によってDモード以外が選択された場合に解放制御を実行するので、誤操作等によりDモードとDモード以外が短時間に繰り返し選択された場合に、Dモードでロック機構BLがロック状態になる前にDモード以外が選択されOFF圧が供給されると、その後にDモードが選択されON圧を供給してもOFF圧の残圧が抵抗になり、フォワードクラッチ5の締結に遅れが生じる。
そこで、変速機コントローラ9は、Dモード以外からDモードに操作された場合と、DモードからDモード以外に操作された場合に、それぞれ以下に説明する制御を行うことで、最終的にDモードが選択された場合のフォワードクラッチ5の締結の遅れを防止する。
図3は、変速機コントローラ9が行う、セレクトスイッチ11がDモードからDモード以外に操作された場合の制御の内容を示したフローチャートである。
セレクトスイッチ11がDモードからDモード以外に操作されると、まず、変速機コントローラ9は、ロックFlag=1か否かを判定する(S11)。ロックFlagについては後述するが、ロックFlag=1の場合はロック機構BLがロック状態であり、ロックFlag=0の場合はロック機構BLがアンロック状態である。
変速機コントローラ9は、S11でロックFlag=1と判定すると、OFF圧を供給してロック機構BLのロック状態を解除し、OFF圧の供給を停止(OFF圧の排出を開始)するとともにタイマをスタートして、OFF圧の供給を停止してからの経過時間を計測する(S12、S13)。また、残圧Flagに1をセットする(S14)。
変速機コントローラ9は、S11でロックFlag=0と判定すると、残圧Flagに0をセットする(S15)。この場合は、ロック機構BLがアンロック状態かつON圧がゼロの状態なので、OFF圧の供給をしなくてもフォワードクラッチ5はダイヤフラムスプリング65の付勢力により解放状態になる。
図4は、変速機コントローラ9が行う、セレクトスイッチ11がDモード以外からDモードに操作された場合の制御の内容を示したフローチャートである。
セレクトスイッチ11がDモード以外からDモードに操作されると、まず、変速機コントローラ9は、残圧Flag=1か否かを判定する(S21)。
残圧Flag=1の場合は、S22に処理を移行する。残圧Flag=0の場合は、S24に処理を移行する。
S22では、変速機コントローラ9は、S13でタイマをスタートしてからの計測時間が判定時間αより短いか否かを判定する。判定時間αは、OFF圧の供給を停止してからドレーンをしてOFF圧の残圧がゼロになるまでの時間である。油圧の低下に要する時間は油温に依存するので、判定時間αは、予め実験により測定した油温と圧力低下時間との関係に基づいて決定する。
タイマの計測時間が判定時間αより短い場合は、変速機コントローラ9は、通常のON圧よりも高圧のHighON圧を供給し(S23)、ロックFlagに0をセットする(S25)。HighON圧とは、通常のON圧にOFF圧の残圧による抵抗を相殺する油圧を加えたON圧である。OFF圧の残圧は、油温とOFF圧の供給を停止してからの経過時間とに依存するので、HignON圧は、予め実験により測定した油温とOFF圧の供給を停止してからの経過時間とOFF圧の残圧との関係に基づいて決定する。
タイマの計測時間が判定時間α以上の場合は、変速機コントローラ9は、通常のON圧を供給し(S24)、ロックFlagに0をセットする(S25)。また、S21で残圧Flag=0の場合も、変速機コントローラ9は、通常のON圧を供給し(S24)、ロックFlagに0をセットする(S25)。
S26では、変速機コントローラ9は、S23のHighON圧の供給またはS24のON圧の供給によりロック機構BLがロック状態になったか否かを判定する。
上述したように、ロック機構BLがロック状態になるときは、油圧ピストン61によってクラッチ締結後、ボール保持ピストン67が移動してON圧ピストン室62の容積が増加するのにともないON圧が低下するので、変速機コントローラ9は、ON圧の供給中に油圧センサ103によりON圧の低下を検出すると、ロック機構BLがロック状態になったと判定する。
ロック機構BLがロック状態になったと判定すると、変速機コントローラ9は、ロックフラグに1をセットする(S27)。ロック機構BLがロック状態にならない場合は、ロックFlagに0がセットされたままとなる。
本実施形態によれば、セレクトスイッチ11がDモードからDモード以外に操作された時に、ロック機構BLがロック状態になっていない場合は、OFF圧を供給しない。したがって、その後にセレクトスイッチ11がDモード以外からDモードに操作され、ON圧を供給したときにOFF圧の残圧が抵抗になることがないので、フォワードクラッチ5の締結に遅れが生じない(請求項1、4に対応する効果)。
また、セレクトスイッチ11がDモードからDモード以外に操作された時に、ロック機構BLがロック状態になっている場合は、OFF圧を供給する。したがって、その後にセレクトスイッチ11がDモード以外からDモードに操作され、ON圧を供給した時にOFF圧の残圧が抵抗になるが、OFF圧の残圧に応じて通常のON圧にOFF圧の残圧による抵抗を相殺する油圧を加えたHighON圧を供給するので、フォワードクラッチ5の締結に遅れが生じない(請求項2、3に対応する効果)。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば、図2に示したフォワードクラッチ5の具体的構成はロック機構付き摩擦要素の一例である。これ以外の構成のロック機構付き摩擦要素であっても本発明を適用することができ、例えば、リバースブレーキ4をロック機構付きにして本発明を適用してもよい。
また、上記実施形態では、セレクトスイッチ11の走行モードとしてDモード、非走行モードとしてDモード以外としているが、非走行モードにはPモード、Rモード、Nモードが含まれるし、リバースブレーキ4をロック機構付きにして本発明を適用した場合は、走行モードはRモードとなり、非走行モードにはPモード、Nモード、Dモードが含まれる。
また、ロック機構BLがロック状態になったか否かの判定を、ON圧の低下により検出しているが、ストロークセンサを用いてボール保持ピストン65の位置を検出することで判定してもよい。
本願は2012年9月26日に日本国特許庁に出願された特願2012−212174に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (4)
- 自動変速機であって、
動力伝達経路に配置され、ON圧を締結側油室に供給すると締結するとともにロック機構がロック状態になり、前記ロック機構がロック状態になると前記締結側油室の油圧を下げても締結状態を維持し、前記ロック機構がロック状態のときに解放側油室にOFF圧を供給すると前記ロック機構がアンロック状態になり、前記解放側油室の油圧を下げても解放状態を維持する摩擦要素と、
前記自動変速機のモードとして走行モード又は非走行モードを選択することのできるセレクトスイッチと、
前記セレクトスイッチによって前記走行モードが選択されたら、前記締結側油室に前記ON圧を供給して前記ロック機構をロック状態にし、その後前記締結側油室の油圧を下げる締結制御を行い、前記セレクトスイッチによって前記非走行モードが選択されたら、前記解放側油室に前記OFF圧を供給して前記ロック機構をアンロック状態にし、その後前記解放側油室の油圧を下げる解放制御を行う制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記セレクトスイッチによって前記非走行モードが選択された時に前記ロック機構がロック状態になっているか判定し、前記ロック機構がロック状態になっていない場合は、前記OFF圧を前記解放側油室に供給しない自動変速機。 - 請求項1に記載の自動変速機であって、
前記制御装置は、前記非走行モードで前記OFF圧を前記解放側油室に供給し、その後前記セレクトスイッチによって前記走行モードが選択された場合は、前記OFF圧の残圧がある場合は前記ON圧よりも高いON圧を前記締結側油室に供給する自動変速機。 - 請求項2に記載の自動変速機であって、
前記制御装置は、前記OFF圧の残圧が高いほど高いON圧を前記締結側油室に供給する自動変速機。 - 動力伝達経路に配置され、ON圧を締結側油室に供給すると締結するとともにロック機構がロック状態になり、前記ロック機構がロック状態になると前記締結側油室の油圧を下げても締結状態を維持し、前記ロック機構がロック状態のときに解放側油室にOFF圧を供給すると前記ロック機構がアンロック状態になり、前記解放側油室の油圧を下げても解放状態を維持する摩擦要素と、
自動変速機のモードとして走行モード又は非走行モードを選択することのできるセレクトスイッチと、を備えた自動変速機の制御方法であって、
前記セレクトスイッチによって前記走行モードが選択されたら、前記締結側油室に前記ON圧を供給して前記ロック機構をロック状態にし、その後前記締結側油室の油圧を下げる締結制御を行い、
前記セレクトスイッチによって前記非走行モードが選択されたら、前記解放側油室に前記OFF圧を供給して前記ロック機構をアンロック状態にし、その後前記解放側油室の油圧を下げる解放制御を行い、
前記セレクトスイッチによって前記非走行モードが選択された時に前記ロック機構がロック状態になっているか判定し、前記ロック機構がロック状態になっていない場合は、前記OFF圧を前記解放側油室に供給しない自動変速機の制御方法。
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