DE102012021019B4 - Emergency braking device for a vehicle and method for emergency braking of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Notbremsvorrichtung für ein Fahrzeug (1a, 1b) mit einem Bremselement (12a, 12b), welches an einer Karosserie (20) des Fahrzeugs (1a, 1b) befestigt und in Fahrbahnrichtung absenkbar ist, wobei das Bremselement (12a, 12b) als Aktor ausgeführt ist, welcher in einem abgesenkten Zustand Bewegungsenergie des Fahrzeugs (1a, 1b) durch eine vorgegebene plastische Verformung aufnimmt und/oder abbaut, und wobei sich das Bremselement (12a, 12b) im abgesenkten Zustand aufgrund der wirkenden Bewegungsenergie verkürzt, dadurch gekennzeichnet, dass das verkürzte Bremselement (12b) zu einem Anliegezeitpunkt am Rad (22) anliegt und weitere Bewegungsenergie abbaut.Emergency braking device for a vehicle (1a, 1b) with a brake element (12a, 12b), which is fastened to a body (20) of the vehicle (1a, 1b) and lowered in the direction of the road, wherein the brake element (12a, 12b) designed as an actuator is, which in a lowered state kinetic energy of the vehicle (1a, 1b) receives and / or degrades by a predetermined plastic deformation, and wherein the braking element (12a, 12b) shortened in the lowered state due to the kinetic energy, characterized in that the shortened brake element (12b) rests against the wheel (22) at a moment of engagement and degrades further kinetic energy.
Description
Die Erfindung betrifft eine Notbremsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein korrespondierendes Verfahren zur Notbremsung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.The invention relates to an emergency braking device for a vehicle according to the preamble of patent claim 1 and a corresponding method for emergency braking of a vehicle according to the preamble of patent claim 9.
Notbremsvorrichtungen für Fahrzeuge und Verfahren zur Notbremsung von Fahrzeugen sind in zahlreichen Variationen bekannt. Diese Notbremsvorrichtungen weisen üblicherweise mindestens ein Bremselement auf, welches in Fahrbahnrichtung absenkbar ist. Hierbei nimmt das Bremselement üblicherweise im abgesenkten Zustand Bewegungsenergie des Fahrzeugs durch Reibung mit der Fahrbahnoberfläche auf.Emergency braking devices for vehicles and methods for emergency braking of vehicles are known in numerous variations. These emergency braking devices usually have at least one brake element, which can be lowered in the direction of the road. Here, the braking element usually takes in the lowered state kinetic energy of the vehicle by friction with the road surface.
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der gattungsbildenden
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Notbremsvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Verfahren zur Notbremsung eines Fahrzeugs zu schaffen, welche zusätzlich zu den vorhandenen Bremsanordnungen Geschwindigkeit und/oder Bewegungsenergie und/oder Bewegungskräfte des Fahrzeugs kurz vor einem Unfall abbauen, wobei die Notbremsvorrichtung an einer Karosserie des Fahrzeugs angeordnet ist.The object of the invention is to provide an emergency braking device for a vehicle and a method for emergency braking of a vehicle, which reduce speed and / or kinetic energy and / or movement forces of the vehicle shortly before an accident in addition to the existing brake assemblies, wherein the emergency brake device to a Body of the vehicle is arranged.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung einer Notbremsvorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zur Notbremsung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention the object is achieved by providing an emergency braking device for a vehicle having the features of patent claim 1 and by a method for emergency braking of a vehicle having the features of patent claim 9. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.
Um eine Notbremsvorrichtung für ein Fahrzeug zu schaffen, welche an einer Karosserie des Fahrzeugs angeordnet ist und zusätzlich zu den vorhandenen Bremsanordnungen Geschwindigkeit und/oder Bewegungsenergie und/oder Bewegungskräfte des Fahrzeugs kurz vor einem Unfall abbaut, ist ein Bremselement der Notbremsvorrichtung als Aktor ausgeführt, welcher in einem abgesenkten Zustand Bewegungsenergie des Fahrzeugs durch eine vorgegebene plastische Verformung aufnimmt und/oder abbaut. Dadurch können nach dem Zeitpunkt der Unvermeidbarkeit eines Unfalls, insbesondere eines Aufpralls, möglichst viel Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch das Bremselement der Notbremsvorrichtung abgebaut und damit die Unfallfolgen gemindert werden. Vorzugsweise sind die Bremselemente der Notbremsvorrichtung jeweils an einem Längsträger der Fahrzeugkarosserie befestigt und können maximal so viel Energie aufnehmen, dass der jeweilige Längsträger gerade noch standhält. Dabei ist die Anzahl der erfindungsgemäßen Bremselemente frei wählbar. Vorzugsweise werden die Bremselemente der Notbremsvorrichtung symmetrisch angeordnet, um einen Drehimpuls und somit eine Drehbewegung bzw. Schleuderbewegung des Fahrzeugs zu verhindern.In order to provide an emergency brake device for a vehicle, which is arranged on a body of the vehicle and in addition to the existing brake assemblies speed and / or kinetic energy and / or movement forces of the vehicle degrades shortly before an accident, a brake element of the emergency brake device is designed as an actuator, which in a lowered state absorbs kinetic energy of the vehicle by a predetermined plastic deformation and / or degrades. As a result, after the time of the unavoidability of an accident, in particular an impact, as much speed as possible of the vehicle can be reduced by the braking element of the emergency braking device and thus the consequences of the accident can be reduced. Preferably, the brake elements of the emergency brake device are each attached to a longitudinal member of the vehicle body and can absorb as much energy as possible, that the respective side member just barely withstand. The number of brake elements according to the invention is freely selectable. Preferably, the brake elements of the emergency brake device are arranged symmetrically to prevent an angular momentum and thus a rotational movement or skidding movement of the vehicle.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Notbremsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Bremselement zur Verfügung, wobei das Bremselement an einer Karosserie des Fahrzeugs befestigt und in Fahrbahnrichtung absenkbar ist. Hierbei ist das Bremselement als Aktor ausgeführt, welcher in einem abgesenkten Zustand Bewegungsenergie des Fahrzeugs durch eine vorgegebene plastische Verformung aufnimmt und/oder abbaut. Zudem verkürzt sich das Bremselement im abgesenkten Zustand aufgrund der wirkenden Bewegungsenergie. Zu diesem Zweck kann das Bremselement beispielsweise teleskopartig ausgeführt werden. Da für die plastische Verformung des Bremselements in Form einer Verkürzung Energie aufgewendet werden muss, kann Bewegungsenergie in Verformungsenergie umgewandelt werden. Hierbei kann die Verformung und der draus resultierende Energieaufwand durch die Materialeigenschaften des Bremselements vorgegeben werden. Erfindungsgemäß wird zu einem Anliegezeitpunkt weitere Bewegungsenergie abgebaut, indem das verkürzte Bremselement am Rad angelegt wird. Zudem kann das am Rad angelegte Bremselement wie ein zusätzlicher Keil zwischen Reifen und Straße wirken und somit eine hohe Reibung erzeugen, welche die zusätzliche Bremswirkung erzeugen kann. Embodiments of the present invention provide an emergency brake device for a vehicle with a brake element, wherein the brake element is attached to a body of the vehicle and lowered in the direction of the road. Here, the braking element is designed as an actuator, which absorbs kinetic energy of the vehicle by a predetermined plastic deformation in a lowered state and / or degrades. In addition, the braking element shortens in the lowered state due to the effective kinetic energy. For this purpose, the brake element can be performed, for example, telescopically. Since energy must be expended for the plastic deformation of the braking element in the form of a shortening, kinetic energy can be converted into deformation energy. In this case, the deformation and the energy expenditure resulting therefrom can be predetermined by the material properties of the braking element. According to the invention, further kinetic energy is dissipated at a time of engagement by applying the shortened brake element to the wheel. In addition, the brake element applied to the wheel can act as an additional wedge between the tire and the road and thus generate a high level of friction which can produce the additional braking effect.
Zudem wird ein Verfahren zur Notbremsung eines Fahrzeugs mit einer solchen erfindungsgemäßen Notbremsvorrichtung vorgeschlagen, wobei zum Auslösezeitpunkt ein in Richtung der Fahrbahn weisendes Ende eines Bremselements von einer Karosserie in Fahrbahnrichtung abgesenkt wird. Hierbei nimmt das als Aktor ausgeführte Bremselement nach einem Aufsetzzeitpunkt im abgesenkten Zustand Bewegungsenergie des Fahrzeugs durch eine vorgegebene plastische Verformung auf und/oder baut Bewegungsenergie des Fahrzeugs durch eine vorgegebene plastische Verformung ab. Zur Notbremsung eines Fahrzeugs weist das Bremselement zum Aufsetzzeitpunkt eine maximale Länge auf, wobei das Bremselement im abgesenkten Zustand aufgrund der wirkenden Bewegungsenergie verkürzt wird. Beispielsweise kann ein Ausrichtwinkel zwischen der Karosserie und dem Bremselement verändert werden, wobei das Bremselement in Abhängigkeit des Ausrichtwinkels verkürzt wird. Zudem kann dadurch je nach Ausprägung die Wirksamkeit und/oder die Bremsstärke variiert werden. Erfindungsgemäß wird zu einem Anliegezeitpunkt weitere Bewegungsenergie abgebaut, indem das verkürzte Bremselement am Rad angelegt wird. Zudem kann das am Rad angelegte Bremselement wie ein zusätzlicher Keil zwischen Reifen und Straße wirken und somit eine hohe Reibung erzeugen, welche die zusätzliche Bremswirkung erzeugen kann.In addition, a method for emergency braking of a vehicle with such an emergency braking device according to the invention is proposed, wherein at the time of release, a pointing in the direction of the roadway end of a brake element is lowered by a body in the direction of the road. In this case, the braking element designed as an actuator absorbs kinetic energy of the vehicle due to a predetermined plastic deformation after a touchdown time in the lowered state and / or reduces kinetic energy of the vehicle due to a predetermined plastic deformation. For emergency braking of a vehicle, the braking element at Aufsetzzeitpunkt on a maximum length, wherein the braking element is shortened in the lowered state due to the kinetic energy acting. For example, an alignment angle between the body and the brake element can be changed, whereby the brake element is shortened depending on the alignment angle. In addition, depending on the severity, the effectiveness and / or the braking intensity can be varied. According to the invention, further kinetic energy is dissipated at a time of engagement by applying the shortened brake element to the wheel. In addition, the brake element applied to the wheel can act as an additional wedge between the tire and the road and thus generate a high level of friction which can produce the additional braking effect.
Zudem kann der Unfallschutz der Insassen verbessert werden, da durch die zusätzliche Bremswirkung der Notbremsvorrichtung das Fahrzeug vor einem Zusammenprall zum Stand kommen kann und/oder mit weniger Energie aufprallt. Des Weiteren kann der Schaden an der Fahrbahn im Vergleich zu anderen Notbremsvorrichtungen verringert werden, da die Bremswirkung nicht auf Reibung zwischen einem Bremselement und der Fahrbahn, sondern auf der plastischen Verformung des Bremselements basiert. Des Weiteren kann eine solche Notbremsvorrichtung in verschieden ausgeführten Fahrzeugen mit unterschiedlichen Rädern verwendet werden, da die Notbremsvorrichtung an der Karosserie angeordnet werden kann, wobei die Bremswirkung der Notbremsvorrichtung von den Abmessungen der Räder und/oder von den Abmessungen des Fahrzeugs unabhängig ist.In addition, the accident protection of the occupants can be improved, since the additional braking effect of the emergency braking device, the vehicle can come to a stand before a collision and / or bounces with less energy. Furthermore, the damage to the roadway compared to other emergency braking devices can be reduced because the braking effect is not based on friction between a brake element and the road surface, but on the plastic deformation of the brake element. Furthermore, such an emergency brake device can be used in differently designed vehicles with different wheels, since the emergency brake device can be arranged on the body, wherein the braking effect of the emergency brake device is independent of the dimensions of the wheels and / or the dimensions of the vehicle.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Notbremsvorrichtung kann ein in Richtung der Fahrbahn weisendes Ende des Bremselements während des Notbremsvorgangs an einem Aufsetzpunkt mit der Fahrbahn verankert werden. Diese Verankerung kann durch Andrückkräfte und/oder über eine Spitze am Bremselement realisiert werden, welche sich in die Fahrbahn bohrt. Des Weiteren kann durch die Verankerung ein Verrutschen des Bremselements verhindert werden, so dass die plastische Verformung möglichst effektiv wirken kann. Zu diesem Zweck kann das Bremselement zu einem Aufsetzzeitpunkt eine maximale Länge aufweisen, wobei ein Ausrichtwinkel zwischen der Karosserie und dem Bremselement durch die wirkende Bewegungsenergie verändert werden kann, wobei das Bremselement in Abhängigkeit des Ausrichtwinkel verkürzt werden kann.In a further refinement of the emergency braking device according to the invention, an end of the braking element pointing in the direction of the roadway can be anchored to the roadway at an attachment point during the emergency braking operation. This anchoring can be realized by pressing forces and / or a tip on the brake element, which drills into the roadway. Furthermore, slipping of the brake element can be prevented by the anchoring, so that the plastic deformation can act as effectively as possible. For this purpose, the brake element at a Aufsetzzeitpunkt have a maximum length, wherein an alignment angle between the body and the brake element can be changed by the effective kinetic energy, wherein the braking element can be shortened depending on the alignment angle.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Notbremsvorrichtung kann eine Befestigungsvorrichtung, welche das Bremselement mit der Karosserie verbindet vorgesehen werden. Das Bremselement kann durch die Befestigungsvorrichtung drehbeweglich gelagert werden. Zudem kann das in Richtung der Fahrbahn weisende Ende des Bremselements vor dem Auslösezeitpunkt an der Karosserie anliegen und durch die Befestigungsvorrichtung fixiert werden. Des Weiteren kann die Befestigungsvorrichtung das in Richtung der Fahrbahn weisende Ende des Bremselements zum Auslösezeitpunkt freigeben, wobei sich das in Richtung der Fahrbahn weisende Ende des Bremselements nach der Freigabe in Richtung der Fahrbahn absenken kann. Durch die drehbewegliche Lagerung des Bremselements kann der Ausrichtwinkel einfach verändert werden.In a further embodiment of the emergency brake device according to the invention, a fastening device which connects the brake element to the body can be provided. The brake element can be rotatably supported by the fastening device. In addition, the end of the brake element pointing in the direction of the roadway can rest on the body before the release time and be fixed by the fastening device. Furthermore, the fastening device can release the pointing in the direction of the roadway end of the brake element at the triggering time, with the pointing in the direction of the roadway end of the brake element can be lowered after release in the direction of the road. Due to the rotatable mounting of the braking element of the alignment angle can be easily changed.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Notbremsvorrichtung kann die Befestigungsvorrichtung ein pyrotechnisches Element aufweisen, welches das Bremselement in einem freigegebenen Zustand antreibt. Zudem kann durch das Antreiben ein schnelles Absenken des Bremselement realisiert werden, wobei zwischen dem Auslösezeitpunkt und dem Aufsetzzeitpunkt möglichst wenig Zeit vergeht, so dass die Bremswirkung möglichst nahe am Zeitpunkt der Unfallerkennung eintritt. Des Weiteren kann durch die antreibende Kraft des pyrotechnischen Elements eine Verankerung des Bremselements mit der Fahrbahn realisiert werden.In a further embodiment of the emergency brake device according to the invention, the fastening device may have a pyrotechnic element which drives the brake element in a released state. In addition, by the Driving a rapid lowering of the brake element can be realized, with as little time passes between the triggering time and the Aufsetzzeitpunkt so that the braking effect occurs as close to the time of accident detection. Furthermore, by the driving force of the pyrotechnic element anchoring of the brake element to the roadway can be realized.
In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Notbremsvorrichtung kann die Befestigungsvorrichtung ein Federelement umfassen, welche das Bremselement vor dem Auslösezeitpunkt mit einer vorgegebenen Federkraft vorspannt. Nach der Freigabe des Bremselements kann die Federkraft das Bremselement Weise antreiben, wodurch ein schnelles Absenken des Bremselements realisiert werden kann.In an alternative embodiment of the emergency brake device according to the invention, the fastening device may comprise a spring element which biases the brake element with a predetermined spring force before the triggering time. After the release of the brake element, the spring force can drive the brake element manner, whereby a rapid lowering of the brake element can be realized.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Notbremsvorrichtung kann das Bremselement manuell freigeben werden. Eine mögliche Ausführung ist, dass ein Fahrer des Fahrzeugs ein Betätigungselement bei Erkennung eines Unfalls betätigt. Dieses Betätigungselement kann beispielsweise am Lenkrad und/oder im Fußraum und oder/oder am Armaturenbrett angeordnet werden. Zudem kann nach Betätigung des Betätigungselements eine Freigabe des Bremselements und somit die Absenkung des Bremselements erzielt werden.In a further embodiment of the emergency brake device according to the invention, the brake element can be released manually. One possible embodiment is that a driver of the vehicle operates an actuator upon detection of an accident. This actuator can be arranged for example on the steering wheel and / or in the footwell and / or on the dashboard. In addition, after actuation of the actuating element, a release of the braking element and thus the lowering of the braking element can be achieved.
In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Notbremsvorrichtung kann das Bremselement automatisch über ein Auslösesignal einer Unfallsensorik freigegeben werden. Eine Freigabe über eine Unfallsensorik kann wegen des Entfalls der Reaktionszeit schneller erfolgen als die manuelle Freigabe. Des Weiteren kann eine geeignete Unfallsensorik zuverlässig einen bevorstehenden Unfall erkennen, wodurch Fehlfreigaben und/oder zu spätes Freigeben des Bremselements vermieden werden können.In an alternative embodiment of the emergency brake device according to the invention, the brake element can be released automatically via a trigger signal of an accident sensor. Releasing via an accident sensor system can be faster because of the elimination of the reaction time than the manual release. Furthermore, a suitable accident sensor system can reliably detect an imminent accident, as a result of which faulty releases and / or late release of the brake element can be avoided.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Notbremsung eines Fahrzeugs kann bei einem Ausrichtwinkel im Bereich von 90° das Bremselement maximal verkürzt werden. Zudem bildet das Bremselement und die Fahrbahn ebenfalls nahezu einen 90° Winkel, so dass beim Erreichen dieses Winkels eine maximale Verkürzung erreicht werden kann und somit die größtmögliche Bewegungsenergie abgebaut werden kann.In a further embodiment of the method according to the invention for emergency braking of a vehicle, the braking element can be shortened to a maximum at an alignment angle in the range of 90 °. In addition, the brake element and the road also forms almost a 90 ° angle, so that when reaching this angle maximum shortening can be achieved and thus the maximum kinetic energy can be reduced.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Notbremsung eines Fahrzeugs, kann das Bremselement zum Aufsetzzeitpunkt in Bewegungsrichtung ausgerichtet werden. Nach dem Zeitpunkt der maximalen Verkürzung kann das Bremselement entgegen der Bewegungsrichtung ausgerichtet werden. Das Bremselement wird, so lange es in Bewegungsrichtung ausgerichtet ist, zwischen der Karosserie des Fahrzeugs und der Fahrbahn eingeklemmt und kann somit durch die plastische Verformung Energie und damit Geschwindigkeit abbauen. Nach der plastischen Verformung kann das deformierte Bremselement durch das Ausrichten entgegen der Bewegungsrichtung abklappen.In a further embodiment of the method according to the invention for emergency braking of a vehicle, the braking element can be aligned at the time of attachment in the direction of movement. After the time of maximum shortening, the brake element can be aligned counter to the direction of movement. The braking element is, as long as it is aligned in the direction of movement, trapped between the body of the vehicle and the road and can thus reduce energy and thus speed by the plastic deformation. After the plastic deformation, the deformed braking element can be folded down by aligning against the direction of movement.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.Advantageous embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described below.
Dabei zeigen:
-
1a bis1d schematische Darstellungen eines im Bereich einer Vorderachse angeordneten , nicht zur Erfindung gehörenden Bremselements einer Notbremsvorrichtung für ein Fahrzeug in verschiedenen Zuständen, -
2a bis2e schematische Darstellungen eines im Bereich einer Hinterachse angeordneten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Notbremsvorrichtung für ein Fahrzeug in verschiedenen Zuständen, -
3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit der nicht erfindungsgemäßen Notbremsvorrichtung aus1a bis1d , -
4 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit dem der Notbremsvorrichtung aus1a bis1d und der erfindungsgemäßen Notbremsvorrichtung aus2a bis2e .
-
1a to1d schematic representations of an arranged in the region of a front axle, not belonging to the invention braking element of an emergency braking device for a vehicle in various states, -
2a to2e schematic representations of an arranged in the region of a rear axle embodiment of an emergency braking device according to the invention for a vehicle in various states, -
3 a schematic representation of a vehicle with the emergency braking device not according to theinvention 1a to1d . -
4 a schematic representation of a vehicle with the emergency brake from1a to1d and the emergency brake device according to the invention2a to2e ,
Wie aus
Unter einem Unfall wird insbesondere eine Kollision mit einem Objekt verstanden, wobei das Objekt eine Person und/oder ein anderes Fahrzeug und/oder ein Hindernis sein kann. Des Weiteren kann die Notbremsvorrichtung
Hierbei ist das Bremselement
Wie aus
Wie aus
Vor einem Auslösezeitpunkt liegt das Bremselement
Unter einem Auslösezeitpunkt wird der Zeitpunkt verstanden, zu dem die Notbremsvorrichtung
Zum Auslösezeitpunkt, welcher nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, gibt die Befestigungsvorrichtung
Wie aus
Wie aus
Wie aus
Der Unterschied zwischen dem in
Wie aus
Bei einem Verfahren zur Notbremsung eines Fahrzeugs
In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Bremselement
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1a, 1b1a, 1b
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Fahrbahnroadway
- 10a, 10b10a, 10b
- Notbremsvorrichtungemergency braking
- 12a, 12b12a, 12b
- Bremselementbraking element
- 12.1a, 12.1b12.1a, 12.1b
- In Richtung der Fahrbahn weisendes EndeTowards the lane end
- 14a, 14b14a, 14b
- Ausrichtwinkelalignment angle
- 16a, 16b16a, 16b
- Befestigungsanordnungmounting assembly
- 18a, 18b18a, 18b
- Aufsetzpunkttouchdown
- 2020
- Karosseriebody
- 2222
- Radwheel
- BWBW
- Bewegungsrichtungmovement direction
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |