JP3141262B2 - ハイブリッド型車両 - Google Patents

ハイブリッド型車両

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JP3141262B2 JP29497792A JP29497792A JP3141262B2 JP 3141262 B2 JP3141262 B2 JP 3141262B2 JP 29497792 A JP29497792 A JP 29497792A JP 29497792 A JP29497792 A JP 29497792A JP 3141262 B2 JP3141262 B2 JP 3141262B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ハイブリッド型車両に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、車両はエンジンを駆動することに
よって発生させた回転を駆動輪に伝達し、走行するよう
になっているが、騒音や排気ガスが発生するため、電気
モータ(以下、「モータ」という。)を駆動することに
よって走行するようにした電気自動車が提供されてい
る。
【0003】ところが、電気自動車はバッテリに充電し
た電気を利用するものであるため、航続距離が短い。そ
こで、市街地では、エンジンを駆動せず、モータのみを
駆動して走行することによって騒音や排気ガスの発生を
防止し、高速道路などではエンジンのみを駆動して走行
することによって航続距離を長くすることができるハイ
ブリッド型車両が提案されている(特開平2−1019
03号公報参照)。
【0004】該ハイブリッド型車両は、前後の駆動輪が
モータに接続されるとともに、前方の駆動輪はモータの
みによって回転させられ、後方の駆動輪はエンジンとモ
ータによって回転させられるようにしている。この場
合、前記エンジンとモータは、クラッチを介して連結さ
れる。そして、加速時などの高負荷時にはすべてのモー
タを駆動し、定常走行時のような低負荷時には、前方の
駆動輪をモータで回転させるとともに、後方の駆動輪を
エンジンで回転させ、エンジンの回転に伴って後方のモ
ータを発電機として使用する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のハイブリッド型車両においては、高速走行に対応し
た特性を有するモータを前後の駆動輪に配設すると、低
速走行時にトルクが不足することになる。そこで、例え
ば、フル発進時や加速時にエンジンによってトルクを補
助することが考えられるが、エンジンによるトルクが必
要になった場合、瞬時にエンジンを始動することができ
ない。したがって、例えば、ハイブリッド型車両を停止
させている間もエンジンをアイドリング状態で待機させ
ておく必要があり、排気ガスが発生してしまう。
【0006】一方、低速走行に対応した特性を有するモ
ータを前後の駆動輪に配設すると、高速走行時において
トルクが不足する。このため、比較的車速が低い中速走
行時においてもエンジンによってトルクを補助すること
が必要となり、市街地でもエンジンを駆動させて走行し
なければならない場合が多くなり、排気ガスの発生を防
止することができない。
【0007】本発明は、前記従来のハイブリッド型車両
の問題点を解決して、低速走行時及び中速走行時におい
て駆動装置だけを駆動することによって、騒音、排気ガ
ス等を発生させることなく走行させることができるハイ
ブリッド型車両を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明のハ
イブリッド型車両においては、エンジンと、該エンジン
と連結された第一の駆動装置と、該第一の駆動装置と連
結された第二の駆動装置と、該第二の駆動装置と連結さ
れた駆動輪とを有する。
【0009】そして、前記第一の駆動装置を高トルク低
回転型として構成する。また、前記第二の駆動装置を低
トルク高回転型として構成する。さらに、前記エンジ
ン、前記第一の駆動装置及び第二の駆動装置を順に、か
つ、同軸上に配設する。
【0010】
【作用及び発明の効果】本発明によれば、前記のように
ハイブリッド型車両においては、エンジンと、該エンジ
ンと連結された第一の駆動装置と、該第一の駆動装置と
連結された第二の駆動装置と、該第二の駆動装置と連結
された駆動輪とを有する。
【0011】そして、前記第一の駆動装置を高トルク低
回転型として構成する。また、前記第二の駆動装置を低
トルク高回転型として構成する。さらに、前記エンジ
ン、前記第一の駆動装置及び第二の駆動装置を順に、か
つ、同軸上に配設する。したがって、フル発進時、低速
走行における加速時等においては、エンジンを停止させ
て第一、第二の駆動装置を駆動すると、第一、第二の駆
動装置のトルクが合成されて大きな駆動力が発生させら
れ、該駆動力によってハイブリッド型車両は走行させら
れる。
【0012】また、低速走行における定常走行時、中速
走行における加速時及び定常走行時等においては、エン
ジン及び第一の駆動装置を停止させて第二の駆動装置を
駆動すると、第二の駆動装置だけのトルクによって駆動
力が発生させられ、該駆動力によってハイブリッド型車
両は走行させられる。
【0013】そして、低速走行及び中速走行における減
速時等においては、エンジンを停止させて第一、第二の
駆動装置を被駆動状態にする。このとき、慣性力によっ
てハイブリッド型車両は走行させられるが、通常の車両
のエンジンブレーキと同様に、被駆動状態に置かれた第
一、第二の駆動装置が負荷になって制動力が発生すると
ともに、第一、第二の駆動装置において回生が行われ
る。
【0014】また、低速走行、中速走行等においてエン
ジンによる発電を行う場合、エンジン及び第二の駆動装
置を駆動して第一の駆動装置を被駆動状態にする。この
とき、エンジンのトルクによって、被駆動状態に置かれ
た第一の駆動装置において発電が行われ、第二の駆動装
置のトルクによって駆動力が発生させられ、該駆動力に
よってハイブリッド型車両は走行させられる。
【0015】一方、高速走行における加速時及び定常走
行時等においては、エンジンを駆動して第一、第二の駆
動装置を停止させる。このとき、エンジンだけのトルク
によって駆動力が発生させられ、該駆動力によってハイ
ブリッド型車両は走行させられる。また、高速走行にお
ける減速時等においては、エンジン及び第一、第二の駆
動装置を被駆動状態にする。このとき、慣性力によって
ハイブリッド型車両は走行させられるが、通常の車両の
エンジンブレーキと同様に、被駆動状態に置かれたエン
ジン及び第一、第二の駆動装置が負荷になって制動力が
発生するとともに、第一、第二の駆動装置において回生
が行われる。
【0016】そして、高速走行においてエンジンによる
発電を行う場合、エンジンを駆動して第一、第二の駆動
装置を被駆動状態にする。このとき、エンジンのトルク
によって駆動力が発生させられ、該駆動力によってハイ
ブリッド型車両は走行させられるとともに、被駆動状態
に置かれた第一、第二の駆動装置において発電が行われ
る。
【0017】したがって、低速走行及び中速走行におけ
る加速時、定常走行時、減速時等においてはエンジンが
駆動されないので、騒音、排気ガス等を発生させること
なくハイブリッド型車両を走行させることができる。そ
して、フル発進時、加速時等においてエンジンが急に始
動されることがない。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図1は本発明の実施例を示すハ
イブリッド型車両の概略図、図2は本発明の実施例を示
すハイブリッド型車両の第1断面図、図3は本発明の実
施例を示すハイブリッド型車両の第2断面図である。
【0019】図において、10は第1部分10a、第2
部分10b及び第3部分10cから成る駆動装置ケー
ス、11はエンジン、12は該エンジン11が発生した
トルクを出力するエンジン出力軸、13は前記エンジン
11から急激にトルクが伝達された時に、トルクショッ
クを抑制するダンパである。該ダンパ13はダンパケー
ス13a、二つのスプリング13b,13c、ハブ13
dから成り、ダンパケース13aに伝達されたトルク
は、二つのスプリング13b,13cによって緩衝さ
れ、ハブ13dを介してダンパ出力軸14に伝達され
る。
【0020】また、C1は油圧サーボC−1によって係
脱される第1クラッチ、16は該第1クラッチC1が係
合された時にエンジン11のトルクが伝達される第1モ
ータ出力軸である。該第1モータ出力軸16に第一の駆
動装置として高トルク低回転型の第1モータ18が設け
られる。該第1モータ18は、駆動装置ケース10の第
1部分10aに固定されたステータ19及び回転自在に
支持されたロータ20から成り、該ロータ20が前記第
1モータ出力軸16に固定される。そして、前記ステー
タ19のステータコイルに電流が供給されると、第1モ
ータ18が駆動され、前記ロータ20に発生した回転
は、前記第1モータ出力軸16に伝達される。
【0021】また、前記第1モータ出力軸16に第2ク
ラッチC2が接続され、該第2クラッチC2は油圧サー
ボC−2によって係脱される。22は該第2クラッチC
2が係合された時に前記エンジン11又は第1モータ1
8のトルクが伝達される第2モータ出力軸である。該第
2モータ出力軸22に第二の駆動装置として低トルク高
回転型の第2モータ25が設けられる。該第2モータ2
5は、駆動装置ケース10の第2部分10bに固定され
たステータ26及び回転自在に支持されたロータ27か
ら成り、該ロータ27が前記第2モータ出力軸22に固
定される。そして、前記ステータ26のステータコイル
に電流が供給されると、第2モータ25が駆動され、前
記ロータ27に発生した回転は、前記第2モータ出力軸
22に伝達される。
【0022】さらに、該第2モータ出力軸22にトラン
スミッション31が接続される。該トランスミッション
31は、プラネタリギヤユニット32、第3クラッチC
3、第4クラッチC4及びワンウェイクラッチFから成
る。また、前記プラネタリギヤユニット32は、サンギ
ヤS、該サンギヤSと噛合(しごう)するピニオンP、
該ピニオンPと噛合するリングギヤR及び前記ピニオン
Pを回転自在に支持するキャリヤCRから成る。
【0023】そして、前記サンギヤSがワンウェイクラ
ッチFのインナレース34及び第4クラッチC4のクラ
ッチドラム35に接続され、前記キャリヤCRが第2モ
ータ出力軸22、ワンウェイクラッチFのアウタレース
37及び第4クラッチC4のクラッチディスク38に接
続され、前記リングギヤRが出力軸40に接続される。
【0024】したがって、前記第3クラッチC3はサン
ギヤSとキャリヤCR間を係脱し、第4クラッチC4は
サンギヤSと駆動装置ケース10の第2部分10b間を
係脱する。前記構成のトランスミッション31において
は、低速段と高速段を選択することができる。すなわ
ち、低速段において、第3クラッチC3を係合し、第4
クラッチC4を解放すると、前記第2モータ出力軸22
に伝達された回転はキャリヤCRに入力され、サンギヤ
Sを逆方向に回転させようとするが、サンギヤSが第3
クラッチC3によって第2部分10bに固定されるた
め、リングギヤRを同方向に回転させる。すなわち、リ
ングギヤRから減速された回転が出力される。
【0025】また、高速段において、第3クラッチC3
を解放し、第4クラッチC4を係合すると、サンギヤS
とキャリヤCR間が第4クラッチC4によって連結され
るため、プラネタリギヤユニット32が直結状態とな
る。したがって、リングギヤRから前記第2モータ出力
軸22の回転がそのまま出力される。なお、図2の51
はエンジン11の回転数を検出するエンジン回転数セン
サ、図3の52は出力軸40の回転数を車速として検出
する車速センサである。
【0026】ところで、前述したように駆動装置ケース
10は、第1部分10a、第2部分10b及び第3部分
10cから成るが、本実施例においては、従来のトラン
スミッションケースをそのまま使用しており、第1部分
10aはトルクコンバータハウジングに、第2部分10
bはセンタケースに、第3部分10cはエクステンショ
ンケースに相当する。
【0027】そして、該従来のトランスミッションケー
ス内に特性の異なる第1、第2モータ18,25を取り
付け、エンジン11を駆動したり、第1、第2モータ1
8,25を選択的に駆動したりしてハイブリッド型車両
を走行させることができる。したがって、従来のトラン
スミッションと互換性を有することができ、ハイブリッ
ド型車両本体を従来のエンジン付きの車両と共通化する
ことが可能になる。
【0028】すなわち、エンジン付きの車両が、電気自
動車や一部でエンジンを使用するハイブリッド型車両に
徐々に置き換えられる過渡的な時期においては、エンジ
ン付きの車両及び電気自動車のいずれもが使用されるこ
とになる。特に、電気自動車を新たに設計し製造するた
めには、膨大な費用が必要になり、コストが上昇してし
まう。そのため、電気自動車の普及が遅れる可能性もあ
る。
【0029】本実施例のように、従来のトランスミッシ
ョンケースに第1、第2モータ18,25から成る電動
モータ装置を配設すると、エンジン付きの車両の車両本
体を大幅に変更する必要がなく、トランスミッションと
本実施例の電動モータ装置を変更するだけでそのまま搭
載することができる。したがって、コストを低減するこ
とができ、従来の自動車技術を利用することができる。
【0030】次に、本発明の実施例を示すハイブリッド
型車両の動作について図4〜6を併用して説明する。図
4は本発明の実施例におけるハイブリッド型車両の作動
表を示す図、図5は第1、第2モータの特性図、図6は
本発明の実施例を示すハイブリッド型車両の駆動力曲線
図である。図4において、○は各要素が駆動されている
こと又は係合されていることを、△は各要素が被駆動状
態にあることを、×は各要素が停止されていること又は
解放されていることを示す。
【0031】本発明の実施例においては、エンジン11
(図1)のほか、高トルク低回転型の第1モータ18と
低トルク高回転型の第2モータ25が駆動源として使用
される。図5において、横軸は第1、第2モータ18,
25(図1)の回転数を、縦軸は発生するトルクを示
す。また、破線Aは第1モータ18の特性図、実線Bは
第2モータ25の特性図である。
【0032】前記特性を有する第1、第2モータ18,
25をエンジン11と組み合わせることによって、ハイ
ブリッド型車両は図4に示すように作動する。したがっ
て、フル発進時や低速走行における加速時においては、
第1、第2モータ18,25を駆動し、大きな駆動力を
発生させ、低速走行における定常走行時や、中速走行に
おける加速時及び定常走行時においては、第2モータ2
5のみを駆動し、高速走行における加速時及び定常走行
時においては、エンジン11のみを駆動してハイブリッ
ド型車両を走行させることができる。
【0033】また、減速時には、ハイブリッド型車両の
慣性力によって被駆動状態の第1、第2モータ18,2
5を回生することができる。そして、低速走行や中速走
行においてエンジン11による発電を行う時には、エン
ジン11を駆動して第1モータ18の発電を行い、第2
モータ25を駆動してハイブリッド型車両を走行させる
ことができる。一方、高速走行においてエンジン11に
よる発電を行う時には、エンジン11を駆動してハイブ
リッド型車両を走行させるとともに、被駆動状態の第
1、第2モータ18,25において発電を行うことがで
きる。
【0034】以下、各走行状態におけるハイブリッド型
車両の作動について説明する。すなわち、ハイブリッド
型車両の停止時から図示しないアクセルペダルを踏み込
んで発進するフル発進時においては、エンジン11を停
止させ、第1クラッチC1を解放し、第1モータ18を
駆動し、第2クラッチC2を係合し、第2モータ25を
駆動する。この時、第1モータ18及び第2モータ25
のトルクが合成され、図6の線Cで示す駆動力が発生
し、該駆動力によってハイブリッド型車両は走行する。
【0035】次に、低速走行における加速時において
は、フル発進時と同様にエンジン11を停止させ、第1
クラッチC1を解放し、第1モータ18を駆動し、第2
クラッチC2を係合し、第2モータ25を駆動する。こ
の時、第1モータ18及び第2モータ25のトルクが合
成され、図6の線Cで示す駆動力が発生し、該駆動力に
よってハイブリッド型車両は走行する。
【0036】また、低速走行における定常走行時におい
ては、エンジン11を停止させ、第1クラッチC1を解
放し、第1モータ18を停止させ、第2クラッチC2を
解放し、第2モータ25を駆動する。この時、第2モー
タ25のみのトルクによって、図6の線Dで示す駆動力
が発生し、該駆動力によってハイブリッド型車両は走行
する。
【0037】そして、低速走行における減速時において
は、エンジン11を停止させ、第1クラッチC1を解放
し、第1モータ18を被駆動状態とし、第2クラッチC
2を係合し、第2モータ25を被駆動状態とする。この
時、慣性力によってハイブリッド型車両は走行するが、
通常の車両のエンジンブレーキと同様に、被駆動状態の
第1、第2モータ18,25が負荷となって制動力が発
生するとともに、第1、第2モータ18,25において
回生が行われる。
【0038】また、低速走行においてエンジン11によ
る発電を行う時には、エンジン11を駆動し、第1クラ
ッチC1を係合し、第1モータ18を被駆動状態とし、
第2クラッチC2を解放し、第2モータ25を駆動す
る。この時、エンジン11のトルクによって被駆動状態
の第1モータ18において発電が行われ、第2モータ2
5のトルクによって駆動力が発生し、該駆動力によって
ハイブリッド型車両は走行する。
【0039】次に、中速走行における加速時において
は、低速走行における定常走行時と同様にエンジン11
を停止させ、第1クラッチC1を解放し、第1モータ1
8を停止させ、第2クラッチC2を解放し、第2モータ
25を駆動する。この時、第2モータ25のみのトルク
によって、図6の線Dで示す駆動力が発生し、該駆動力
によってハイブリッド型車両は走行する。
【0040】また、中速走行における定常走行時におい
ては、中速走行における加速時と同様にエンジン11を
停止させ、第1クラッチC1を解放し、第1モータ18
を停止させ、第2クラッチC2を解放し、第2モータ2
5を駆動する。この時、第2モータ25のみのトルクに
よって、図6の線Dで示す駆動力が発生し、該駆動力に
よってハイブリッド型車両は走行する。
【0041】そして、中速走行における減速時において
は、低速走行における減速時と同様にエンジン11を停
止させ、第1クラッチC1を解放し、第1モータ18を
被駆動状態とし、第2クラッチC2を係合し、第2モー
タ25を被駆動状態とする。この時、慣性力によってハ
イブリッド型車両は走行するが、通常の車両のエンジン
ブレーキと同様に、被駆動状態の第1、第2モータ1
8,25が負荷となって制動力が発生するとともに、第
1、第2モータ18,25において回生が行われる。
【0042】また、中速走行においてエンジン11によ
る発電を行う時には、エンジン11を駆動し、第1クラ
ッチC1を係合し、第1モータ18を被駆動状態とし、
第2クラッチC2を解放し、第2モータ25を駆動す
る。この時、エンジン11のトルクによって被駆動状態
の第1モータ18において発電が行われ、第2モータ2
5のトルクによって駆動力が発生し、該駆動力によって
ハイブリッド型車両は走行する。
【0043】そして、高速走行における加速時において
は、エンジン11を駆動し、第1クラッチC1を係合
し、第1モータ18を停止させ、第2クラッチC2を係
合し、第2モータ25を停止させる。この時、エンジン
11のみのトルクによって、図6の線E,Fで示す駆動
力が発生し、該駆動力によってハイブリッド型車両は走
行する。なお、線Eは前記トランスミッション31を低
速段に切り換えた場合の、線Fは前記トランスミッショ
ン31を低速段に切り換えた場合の駆動力を示す。
【0044】また、高速走行における定常走行時におい
ては、高速走行における加速時と同様にエンジン11を
駆動し、第1クラッチC1を係合し、第1モータ18を
停止させ、第2クラッチC2を係合し、第2モータ25
を停止させる。この時、エンジン11のみのトルクによ
って、図6の線E,Fで示す駆動力が発生し、該駆動力
によってハイブリッド型車両は走行する。
【0045】そして、高速走行における減速時において
は、エンジン11を被駆動状態とし、第1クラッチC1
を係合し、第1モータ18を被駆動状態とし、第2クラ
ッチC2を係合し、第2モータ25を被駆動状態とす
る。この時、慣性力によってハイブリッド型車両は走行
するが、通常の車両のエンジンブレーキと同様に、被駆
動状態のエンジン11及び第1、第2モータ18,25
が負荷となって制動力が発生するとともに、第1、第2
モータ18,25において回生が行われる。
【0046】また、高速走行においてエンジン11によ
る発電を行う時には、エンジン11を駆動し、第1クラ
ッチC1を係合し、第1モータ18を被駆動状態とし、
第2クラッチC2を係合し、第2モータ25を被駆動状
態とする。この時、エンジン11のトルクによって駆動
力が発生し、該駆動力によってハイブリッド型車両は走
行するとともに、被駆動状態の第1、第2モータ18,
25において発電が行われる。
【0047】また、エンジンスタート時においては、エ
ンジン11を被駆動状態とし、第1クラッチC1を係合
し、第1モータ18を駆動し、第2クラッチC2を解放
し、第2モータ25を駆動する。したがって、例えば、
中速走行における定常走行中は、第2モータ25のみの
トルクによってハイブリッド型車両は走行するが、走行
中においてエンジン11を始動しようとすると、第1モ
ータ18が駆動され、該第1モータ18の駆動力によっ
てエンジン11が回転させられる。
【0048】また、前述したように、低速走行、中速走
行及び高速走行においてエンジン11によって発電する
ことができるようになっているが、この場合、最良燃費
曲線上で発電すると、効率が良好になる。図7は最良燃
費曲線図である。図の横軸はエンジン(E/G)11
(図1)の回転数を、縦軸はトルクを示す。
【0049】図において、線Gは等燃料消費率曲線、線
Hは最良燃費曲線である。発電時には、該最良燃費曲線
Hに沿ってエンジン11の回転数及びトルクが設定され
る。なお、本実施例においては、第一の駆動装置及び第
二の駆動装置をそれぞれ単一の第1モータ18及び第2
モータ25で構成したが、それぞれを複数のモータによ
って構成することもできる。例えば、第二の駆動装置を
複数のモータで構成し、全体として低トルク高回転特性
を持たせることができる。
【0050】また、本実施例では、第一の駆動装置と第
二の駆動装置が同じ駆動装置ケースに10内に配設され
ているが、ハイブリッド型車両の前輪を第一の駆動装置
によって駆動し、ハイブリッド型車両の後輪を第二の駆
動装置によって駆動する構成とすることもできる。この
場合、第一の駆動装置の出力軸を前輪と接続し、第二の
駆動装置と後輪間に第2クラッチを配設し、第2クラッ
チを係合することによって、前後輪及び地面を介して第
一の駆動装置と第二の駆動装置を連結することができ
る。このような構成とすることにより、ハイブリッド型
車両は大きな駆動力を発生する場合に四輪駆動によって
走行することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すハイブリッド型車両の概
略図である。
【図2】本発明の実施例を示すハイブリッド型車両の第
1断面図である。
【図3】本発明の実施例を示すハイブリッド型車両の第
2断面図である。
【図4】本発明の実施例におけるハイブリッド型車両の
作動表を示す図である。
【図5】第1、第2モータの特性図である。
【図6】本発明の実施例を示すハイブリッド型車両の駆
動力曲線図である。
【図7】最良燃費曲線図である。
【符号の説明】
10 駆動装置ケース 11 エンジン 18 第1モータ 25 第2モータ C1 第1クラッチ C2 第2クラッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮石 善則 東京都千代田区外神田2丁目19番12号 株式会社エクォス・リサーチ内 (56)参考文献 特開 昭49−6619(JP,A) 特開 昭49−43311(JP,A) 特開 平5−59973(JP,A) 実開 平2−7702(JP,U) 特公 昭47−31773(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60L 11/14 B60K 6/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)エンジンと、 (b)該エンジンと連結された第一の駆動装置と、 (c)該第一の駆動装置と連結された第二の駆動装置
    と、 (d)該第二の駆動装置と連結された駆動輪を有する
    とともに、 (e)前記第一の駆動装置を高トルク低回転型として構
    成し、 (f)前記第二の駆動装置を低トルク高回転型として構
    成し (g)前記エンジン、前記第一の駆動装置及び第二の駆
    動装置を順に、かつ、同軸上に配設することを特徴とす
    るハイブリッド型車両。
  2. 【請求項2】 前記第一、第二の駆動装置は一体的なケ
    ース内に配設され請求項1に記載のハイブリッド型車
    両。
  3. 【請求項3】 前記第一の駆動装置の径方向における寸
    法は、第二の駆動装置の径方向における寸法より大きく
    される請求項1又は2に記載のハイブリッド型車両。
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