KR20210032583A - 차량용 콘 클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 허브, 슬리브, 클러치콘을 구비한 클러치링, 상기 클러치콘과의 사이에 마찰력이 형성되도록 설치되는 제1마찰링; 상기 제1마찰링과 접촉 가능하도록 설치되는 이너미들콘; 상기 이너미들콘과 접촉 가능하게 설치되는 제2마찰링; 상기 제2마찰링과 접촉 가능하도록 설치되는 아웃터미들콘; 상기 아웃터미들콘과 접촉 가능하게 설치되는 제3마찰링을 포함하여 구성되고, 상기 제3마찰링이 상기 슬리브에 의해 가압되어, 상기 제3마찰링, 아웃터미들콘, 제2마찰링, 이너미들콘, 제1마찰링, 및 클러치콘 모두가 차례로 서로 밀착된 상태에서, 상기 허브로부터 축방향으로 이격된 거리는 상기 제1마찰링, 이너미들콘, 제2마찰링, 아웃터미들콘, 제3마찰링의 순서로 점차 증가하도록 구성된다.

Description

차량용 콘 클러치{CONE CLUTCH FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 클러치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속기 등에 사용될 수 있는 클러치의 구조에 관한 기술이다.

차량의 변속기 등에는 서로 상대 회전하는 회전체 사이의 동력 전달을 단속할 수 있도록 다수의 클러치가 사용된다.

상기한 바와 같은 클러치는 가급적 작은 부피를 차지하면서도 큰 토크 전달 용량을 가지는 것이 바람직하지만, 통상 큰 토크 전달 용량을 확보하기 위해서는 클러치의 부피가 증가하게 되는 경향이 있다.

한편, 클러치의 토크 전달 용량을 증대시키기 위해서는 마찰력을 발생시킬 마찰 면적의 증대가 필요하며, 다수의 부품을 사용하여 마찰 면적을 증대시키는 구조에서는, 동력을 전달하지 않고 있는 해제 상황에서, 마찰 면적을 형성하는 부품들 사이의 간격이 적절히 확보되어야 드래그가 발생하지 않게 되어, 궁극적으로 차량의 연비 향상에 기여할 수 있게 된다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2018-0058907 A

본 발명은 간단하고 컴팩트한 구성을 가지고 상대적으로 작은 부피를 차지하면서도, 상대적으로 큰 토크 전달 용량을 구현할 수 있도록 하고, 동력을 전달하지 않는 해제 상태에서는 가급적 마찰면에 마찰력이 발생하지 않도록 하여 드래그를 저감할 수 있도록 함으로써, 궁극적으로 차량의 연비 향상에 기여할 수 있도록 한 차량용 콘 클러치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 콘 클러치는, 회전축에 축방향 운동 및 회전이 구속된 허브;

상기 허브의 외측에 회전은 구속되고 축방향 운동은 가능하도록 설치된 슬리브;

상기 회전축에 대해 축방향 운동은 구속되고 회전은 가능하게 설치되며, 상기 허브를 향하여 돌출되면서 외경이 점차 줄어드는 클러치콘을 일체로 구비한 클러치링;

상기 클러치링과 상기 허브 사이에 구비되고, 상기 허브에 대해 회전이 구속되며, 축방향을 따라 상기 클러치링을 향해 가압됨에 의해, 상기 클러치콘과의 사이에 마찰력이 형성되도록 설치되는 제1마찰링;

상기 클러치링에 대해 회전이 제한되고, 내측이 상기 제1마찰링의 외측면과 접촉 가능하도록 설치되는 이너미들콘;

상기 허브에 대해 회전이 제한되고, 내측이 상기 이너미들콘의 외측면과 접촉 가능하게 설치되는 제2마찰링;

상기 클러치링에 대해 회전이 제한되고, 내측이 상기 제2마찰링의 외측면과 접촉 가능하도록 설치되는 아웃터미들콘;

상기 허브에 대해 회전이 제한되고, 상기 슬리브에 의해 가압되면 내측이 상기 아웃터미들콘의 외측면과 접촉 가능하게 설치되는 제3마찰링;

을 포함하여 구성되고,

상기 제3마찰링이 상기 슬리브에 의해 가압되어, 상기 제3마찰링, 아웃터미들콘, 제2마찰링, 이너미들콘, 제1마찰링, 및 클러치콘 모두가 차례로 서로 밀착된 상태에서, 상기 허브로부터 축방향으로 이격된 거리는 상기 제1마찰링, 이너미들콘, 제2마찰링, 아웃터미들콘, 제3마찰링의 순서로 점차 증가하도록 구성될 수 있다.

상기 제1마찰링, 이너미들콘, 제2마찰링, 아웃터미들콘, 및 제3마찰링이 상기 허브로부터 축방향으로 이격되는 거리는, 차례로 상기 제1마찰링이 상기 허브로부터 이격된 거리의 배수로 증가하도록 구성될 수 있다.

상기 허브는 상기 제1마찰링, 이너미들콘, 제2마찰링, 아웃터미들콘, 및 제3마찰링을 향하는 면이 상기 회전축에 수직한 평면을 구성할 수 있다.

상기 허브에는 상기 회전축의 내부를 통해 전달받는 오일이 상기 허브의 반경방향을 따라 통과하도록 허브통로가 형성되고;

상기 클러치링에는 상기 허브통로를 통해 공급되는 오일이 클러치링의 반경방향을 따라 통과하도록 클러치링통로가 형성되며;

상기 제1마찰링의 일측부는 상기 클러치링통로의 중심을 기준으로 상기 허브 쪽에 위치하고;

상기 이너미들콘의 일측부는 상기 클러치링통로에서 상기 회전축의 반경방향으로 진행하는 오일에 의해 상기 허브 쪽으로 가압되는 제1경사면이 형성되며;

상기 제2마찰링의 일측부는 상기 제1경사면을 지난 오일에 의해 상기 허브 쪽으로 가압되는 제2경사면이 형성되고;

상기 아웃터미들콘의 일측부는 상기 제2경사면을 지난 오일에 의해 상기 허브 쪽으로 가압되는 제3경사면이 형성될 수 있다.

상기 제2경사면은 상기 제1경사면 보다 상기 회전축과 이루는 각이 더 작게 형성되고;

상기 제3경사면은 상기 제2경사면 보다 상기 회전축과 이루는 각이 더 작게 형성될 수 있다.

본 발명은 간단하고 컴팩트한 구성을 가지고 상대적으로 작은 부피를 차지하면서도, 상대적으로 큰 토크 전달 용량을 구현할 수 있도록 하고, 동력을 전달하지 않는 해제 상태에서는 가급적 마찰면에 마찰력이 발생하지 않도록 하여 드래그를 저감할 수 있도록 함으로써, 궁극적으로 차량의 연비 향상에 기여할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 콘 클러치의 회전축 방향을 따른 단면도,
도 2는 도 1의 클러치의 분해 사시도,
도 3은 도 2의 허브를 도시한 도면,
도 4는 도 1과 비교하여 도시된 것으로서, 토크를 전달하는 작동상태를 도시한 도면,
도 5은 도 1과 비교하여 도시한 것으로서 토크를 전달하지 않는 해제상태를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명 차량용 콘 클러치의 실시예는, 회전축(1)에 축방향 운동 및 회전이 구속된 허브(3); 상기 허브(3)의 외측에 회전은 구속되고 축방향 운동은 가능하도록 설치된 슬리브(5); 상기 회전축(1)에 대해 축방향 운동은 구속되고 회전은 가능하게 설치되며, 상기 허브(3)를 향하여 돌출되면서 외경이 점차 줄어드는 클러치콘(7)을 일체로 구비한 클러치링(9); 상기 클러치링(9)과 상기 허브(3) 사이에 구비되고, 상기 허브(3)에 대해 회전이 구속되며, 축방향을 따라 상기 클러치링(9)을 향해 가압됨에 의해, 상기 클러치콘(7)과의 사이에 마찰력이 형성되도록 설치되는 제1마찰링(11); 상기 클러치링(9)에 대해 회전이 제한되고, 내측이 상기 제1마찰링(11)의 외측면과 접촉 가능하도록 설치되는 이너미들콘(13); 상기 허브(3)에 대해 회전이 제한되고, 내측이 상기 이너미들콘(13)의 외측면과 접촉 가능하게 설치되는 제2마찰링(15); 상기 클러치링(9)에 대해 회전이 제한되고, 내측이 상기 제2마찰링(15)의 외측면과 접촉 가능하도록 설치되는 아웃터미들콘(17); 상기 허브(3)에 대해 회전이 제한되고, 상기 슬리브(5)에 의해 가압되면 내측이 상기 아웃터미들콘(17)의 외측면과 접촉 가능하게 설치되는 제3마찰링(19)을 포함하여 구성된다.

즉, 상기 회전축(1) 상에 상기 허브(3)는 축방향 운동 및 회전이 모두 구속되고, 상기 클러치링(9)은 축방향 운동은 구속되고 회전은 가능하게 설치된 상태에서, 본 발명의 콘 클러치는 상기 허브(3)와 클러치링(9) 사이에 토크를 전달하는 상태와 전달하지 않는 해제상태 사이를 전환할 수 있도록 구성된 것이며, 상기 클러치링(9)에는 기어 등이 일체로 연결되어 궁극적으로는 본 발명의 콘 클러치가 상기 회전축(1)과 상기 기어 사이의 동력을 단속할 수 있도록 구성되는 것이다.

참고로, 도 2에서 상기 클러치링(9)에는 기어(21)가 일체로 결합되어 있다.

여기서, 본 발명의 콘 클러치는 상기 허브(3)와 클러치링(9) 사이의 마찰력을 연속적으로 가변하여 전달되는 토크의 연속적인 변화가 가능한 것이며, 종래의 싱크로메시 장치와 같이 서로 간에 치합된 기어들에 의해 토크를 전달하는 것이 아니다.

참고로, 상기 축방향은 상기 회전축(1)의 길이방향을 의미하며, 반경방향은 상기 회전축(1)의 반경방향을 의미하고, 도 4와 같은 작동상태에서는 상기 허브(3)와 함께 회전하는 제1마찰링(11), 제2마찰링(15), 제3마찰링(19)이 상기 클러치링(9)과 함께 회전하는 이너미들콘(13) 및 아웃터미들콘(17)과 밀착되면서 마찰력을 형성하여, 상기 허브(3)와 클러치링(9) 사이에 동력이 전달되도록 하고, 도 5와 같은 해제상태에서는 상기 제1마찰링(11), 제2마찰링(15) 및 제3마찰링(19)은 상기 허브(3)와 함께 회전하고, 상기 이너미들콘(13)과 아웃터미들콘(17)은 상기 클러치링(9)과 함께 상기 허브(3)와는 다른 속도를 가질 수 있다.

여기서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제3마찰링(19)이 상기 슬리브(5)에 의해 가압되어, 상기 제3마찰링(19), 아웃터미들콘(17), 제2마찰링(15), 이너미들콘(13), 제1마찰링(11), 및 클러치콘(7) 모두가 차례로 서로 밀착된 상태에서, 상기 허브(3)로부터 축방향으로 이격된 거리는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제1마찰링(11), 이너미들콘(13), 제2마찰링(15), 아웃터미들콘(17), 제3마찰링(19)의 순서로 점차 증가하도록 구성된다.

참고로, 도 4는 실제 슬리브(5)가 상기 제3마찰링(19)을 가압하여 상기 허브(3)와 클러치링(9) 사이에 토크 전달이 이루어지도록 하는 작동상태를 도시한 것이고, 도 1은 상기 제3마찰링(19)이 상기 허브(3)로부터 축방향으로 이격된 거리를 다른 부품들이 상기 허브(3)로부터 이격된 거리들과 비교하기 위해, 도 4와 같은 상태에서 상기 슬리브(5)만 중립상태로 후퇴시킨 상태를 도시한 것이다.

즉, 상기 제3마찰링(19)이 상기 슬리브(5)에 의해 가압되어, 상기 제3마찰링(19), 아웃터미들콘(17), 제2마찰링(15), 이너미들콘(13), 제1마찰링(11), 및 클러치콘(7) 모두가 상기 클러치링(9) 쪽으로 최대한 이동되어 차례로 서로 밀착된 상태에서, 위 부품들이 상기 허브(3)로부터 이격된 거리는 상기 제1마찰링(11), 이너미들콘(13), 제2마찰링(15), 아웃터미들콘(17), 제3마찰링(19)의 순서로 점차 증가하도록 구성된 것이다.

상기와 같이 상기 부품들(제1마찰링(11), 이너미들콘(13), 제2마찰링(15), 아웃터미들콘(17), 제3마찰링(19))이 모두 클러치링(9) 쪽으로 밀착된 상태에서 상기 허브(3)로부터 이격된 거리들이 상기 회전축(1)을 중심으로 반경방향으로 갈수록 증가하도록 구성되면, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 부품들이 모두 허브(3) 쪽으로 밀착된 상태에서는 그 구조적 특징에 의해 상기 각 부품들 사이에 간극(G)이 저절로 형성되게 된다.

상기와 같이 부품들 사이에 간극(G)이 형성되면, 각 부품들 사이에 마찰력이 거의 발생하지 않아서, 드래그를 현저히 줄일 수 있다.

상기 도 5와 같은 상태는 본 발명 콘 클러치가 동력을 전달하지 않는 해제 상태로서, 상기와 같이 각 부품들 사이에 드래그가 거의 발생하지 않는 상태를 형성하게 됨으로써, 차량의 주행 시 불필요한 동력 소모를 최소화할 수 있어서 궁극적으로 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

참고로, 도 4와 같은 작동상태에서는 상기 허브(3)와 함께 회전하는 제1마찰링(11), 제2마찰링(15), 제3마찰링(19)이 상기 클러치링(9)과 함께 회전하는 이너미들콘(13) 및 아웃터미들콘(17)과 밀착되면서 마찰력을 형성하여, 상기 허브(3)와 클러치링(9) 사이에 동력이 전달되도록 하고, 도 5와 같은 해제상태에서는 상기 제1마찰링(11), 제2마찰링(15) 및 제3마찰링(19)은 상기 허브(3)와 함께 회전하고, 상기 이너미들콘(13)과 아웃터미들콘(17)은 상기 클러치링(9)과 함께 상기 허브(3)와는 다른 속도를 가질 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제1마찰링(11), 이너미들콘(13), 제2마찰링(15), 아웃터미들콘(17), 및 제3마찰링(19)이 상기 허브(3)로부터 축방향으로 이격되는 거리는, 차례로 상기 제1마찰링(11)이 상기 허브(3)로부터 이격된 거리 D의 배수로 증가하도록 구성하였다.

따라서, 도 5와 같이 상기 부품들이 허브(3) 쪽으로 모두 밀착된 상황에서는 도시된 바와 같이 상기 부품들 사이에 모두 일정한 간격이 형성되게 되며, 이는 어느 특정한 부품들 사이의 간극(G)이 상대적으로 더 작게 형성되거나 더 크게 형성되는 것을 방지하여 국부적인 드래그의 증가 현상 등이 발생하지 않도록 한다.

한편, 본 실시예에서, 상기 허브(3)는 상기 제1마찰링(11), 이너미들콘(13), 제2마찰링(15), 아웃터미들콘(17), 및 제3마찰링(19)을 향하는 면이 상기 회전축(1)에 수직한 평면을 구성한다.

또한, 상기 허브(3)에는 상기 회전축(1)의 내부를 통해 전달받는 오일이 상기 허브(3)의 반경방향을 따라 통과하도록 허브통로(23)가 형성되고; 상기 클러치링(9)에는 상기 허브통로(23)를 통해 공급되는 오일이 클러치링(9)의 반경방향을 따라 통과하도록 클러치링통로(25)가 형성되며; 상기 제1마찰링(11)의 일측부는 상기 클러치링통로(25)의 중심을 기준으로 상기 허브(3) 쪽에 위치하고; 상기 이너미들콘(13)의 일측부는 상기 클러치링통로(25)에서 상기 회전축(1)의 반경방향으로 진행하는 오일에 의해 상기 허브(3) 쪽으로 가압되는 제1경사면(27)이 형성되며; 상기 제2마찰링(15)의 일측부는 상기 제1경사면(27)을 지난 오일에 의해 상기 허브(3) 쪽으로 가압되는 제2경사면(29)이 형성되고; 상기 아웃터미들콘(17)의 일측부는 상기 제2경사면(29)을 지난 오일에 의해 상기 허브(3) 쪽으로 가압되는 제3경사면(31)이 형성된 구조이다.

따라서, 상기 부품들은 상기 허브통로(23)와 클러치링통로(25)를 통해 상기 회전축(1)의 반경방향으로 진행하는 오일의 흐름에 의해 상기 허브(3) 쪽으로 이동되는 힘을 받게 된다.

즉, 상기 슬리브(5)에 의해 상기 제3마찰링(19)이 상기 클러치링(9) 쪽으로 가압되지 않는 상태에서는 상기 오일의 흐름에 의해 상기 부품들이 기본적으로 상기 허브(3) 쪽으로 가압되는 상태가 형성되는 것이다.

따라서, 상기 슬리브(5)가 도 1과 같은 중립상태에 있는 상황에서는 상기 부품들은 상기 오일의 흐름에 의해 저절로 상기 허브(3) 쪽으로 가압되어 도 5와 같은 해제상태를 형성함으로써, 드래그가 최소화되는 상태를 형성하게 되는 것이다.

상기 제1마찰링(11)의 일측부는 상기 클러치링통로(25)의 중심을 기준으로 상기 허브(3) 쪽에 위치하므로, 상기 허브통로(23)와 클러치링통로(25)를 통과하여 반경방향으로 토출되는 오일에 의해 가압된다. 따라서 상기 제1마찰링(11)은 상기 허브(3) 쪽으로 가압되게 된다.

한편, 상기 제2마찰링(15)의 제2경사면(29)은 상기 이너미들콘(13)의 제1경사면(27) 보다 상기 회전축(1)과 이루는 각이 더 작게 형성되고; 상기 아웃터미들콘(17)의 제3경사면(31)은 상기 제2마찰링(15)의 제2경사면(29) 보다 상기 회전축(1)과 이루는 각이 더 작게 형성되어, 상기 허브통로(23)와 클러치링통로(25)를 통해 토출되는 오일이 반경방향으로 진행하면서 상기 제1경사면(27)과, 제2경사면(29) 및 제3경사면(31)에 차례로 압력을 가할 수 있도록 한다.

이상과 같이 본 발명은 상기 제1마찰링(11), 이너미들콘(13), 제2마찰링(15), 아웃터미들콘(17), 제3마찰링(19)이 상기 허브(3) 및 클러치링(9)과 함께 형성하는 구조적 특징에 의해, 상기 허브(3)와 클러치링(9) 사이에 동력을 전달하는 작동상태에서는 상대적으로 작은 부피 내에서 상대적으로 넓은 마찰면을 형성하여 보다 큰 토크 전달 용량을 제공하면서도, 동력을 전달하지 않는 해제상태에서는 상기 마찰면을 형성하는 데에 사용되는 각 부품들 사이의 간극(G)이 저절로 확보될 수 있도록 하여 드래그를 최소화함으로써, 차량의 연비 향상에 기여할 수 있도록 한다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 회전축
3; 허브
5; 슬리브
7; 클러치콘
9; 클러치링
11; 제1마찰링
13; 이너미들콘
15; 제2마찰링
17; 아웃터미들콘
19; 제3마찰링
23; 허브통로
25; 클러치링통로
27; 제1경사면
29; 제2경사면
31; 제3경사면

Claims (5)

1. 회전축에 축방향 운동 및 회전이 구속된 허브;
   상기 허브의 외측에 회전은 구속되고 축방향 운동은 가능하도록 설치된 슬리브;
   상기 회전축에 대해 축방향 운동은 구속되고 회전은 가능하게 설치되며, 상기 허브를 향하여 돌출되면서 외경이 점차 줄어드는 클러치콘을 일체로 구비한 클러치링;
   상기 클러치링과 상기 허브 사이에 구비되고, 상기 허브에 대해 회전이 구속되며, 축방향을 따라 상기 클러치링을 향해 가압됨에 의해, 상기 클러치콘과의 사이에 마찰력이 형성되도록 설치되는 제1마찰링;
   상기 클러치링에 대해 회전이 제한되고, 내측이 상기 제1마찰링의 외측면과 접촉 가능하도록 설치되는 이너미들콘;
   상기 허브에 대해 회전이 제한되고, 내측이 상기 이너미들콘의 외측면과 접촉 가능하게 설치되는 제2마찰링;
   상기 클러치링에 대해 회전이 제한되고, 내측이 상기 제2마찰링의 외측면과 접촉 가능하도록 설치되는 아웃터미들콘;
   상기 허브에 대해 회전이 제한되고, 상기 슬리브에 의해 가압되면 내측이 상기 아웃터미들콘의 외측면과 접촉 가능하게 설치되는 제3마찰링;
   을 포함하여 구성되고,
   상기 제3마찰링이 상기 슬리브에 의해 가압되어, 상기 제3마찰링, 아웃터미들콘, 제2마찰링, 이너미들콘, 제1마찰링, 및 클러치콘 모두가 차례로 서로 밀착된 상태에서, 상기 허브로부터 축방향으로 이격된 거리는 상기 제1마찰링, 이너미들콘, 제2마찰링, 아웃터미들콘, 제3마찰링의 순서로 점차 증가하도록 구성된 것
   을 특징으로 하는 차량용 콘 클러치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1마찰링, 이너미들콘, 제2마찰링, 아웃터미들콘, 및 제3마찰링이 상기 허브로부터 축방향으로 이격되는 거리는, 차례로 상기 제1마찰링이 상기 허브로부터 이격된 거리의 배수로 증가하도록 구성된 것
   을 특징으로 하는 차량용 콘 클러치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 허브는 상기 제1마찰링, 이너미들콘, 제2마찰링, 아웃터미들콘, 및 제3마찰링을 향하는 면이 상기 회전축에 수직한 평면을 구성하는 것
   을 특징으로 하는 차량용 콘 클러치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 허브에는 상기 회전축의 내부를 통해 전달받는 오일이 상기 허브의 반경방향을 따라 통과하도록 허브통로가 형성되고;
   상기 클러치링에는 상기 허브통로를 통해 공급되는 오일이 클러치링의 반경방향을 따라 통과하도록 클러치링통로가 형성되며;
   상기 제1마찰링의 일측부는 상기 클러치링통로의 중심을 기준으로 상기 허브 쪽에 위치하고;
   상기 이너미들콘의 일측부는 상기 클러치링통로에서 상기 회전축의 반경방향으로 진행하는 오일에 의해 상기 허브 쪽으로 가압되는 제1경사면이 형성되며;
   상기 제2마찰링의 일측부는 상기 제1경사면을 지난 오일에 의해 상기 허브 쪽으로 가압되는 제2경사면이 형성되고;
   상기 아웃터미들콘의 일측부는 상기 제2경사면을 지난 오일에 의해 상기 허브 쪽으로 가압되는 제3경사면이 형성된 것
   을 특징으로 하는 차량용 콘 클러치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제2경사면은 상기 제1경사면 보다 상기 회전축과 이루는 각이 더 작게 형성되고;
   상기 제3경사면은 상기 제2경사면 보다 상기 회전축과 이루는 각이 더 작게 형성된 것
   을 특징으로 하는 차량용 콘 클러치.
   

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