DE202015102664U1 - Fahrzeugfrontverbindung - Google Patents
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Abstract
Verbindungsanordnung für ein Fahrzeug, die Folgendes umfasst: eine Windlaufseitenabdeckung; eine Scharniersäule, die eine vertikale Fläche aufweist, die in einer ersten Vertikal-/Längsebene an der Windlaufseitenabdeckung angebracht ist; und einen Frontträger, der eine innere Seitenwand, die an der Windlaufseitenabdeckung befestigt ist, und eine äußere Seitenwand, die in einer zweiten Vertikal-/Längsebene an der Scharniersäule befestigt ist, umfasst, wobei die Längslasten durch Scherwirkung auf die Scharniersäule und Windlaufseitenabdeckung übertragen werden.
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Fahrzeugfrontstruktur zum Verbinden eines Frontträgers mit einem Fahrzeugfahrgastraum.
- HINTERGRUND
- Fahrzeugfrontstrukturen stellen Befestigungsmerkmale für verschiedene Fahrzeugkomponenten, darunter Karosseriebeplankungen, Hauben und Motorkomponenten, bereit. Die Frontstruktur kann ferner zum Umgang mit Lasten aus Fahrzeugaufprällen und anderen Ursprüngen verwendet werden. Insbesondere bei der Verwendung von fortschrittlichen Leichtbaumaterialien kann das Verfahren zur Verbindung der Frontstruktur mit einem Fahrzeugfahrgastraum in direktem Zusammenhang mit der Funktionsleistung des Fahrzeugs stehen.
- KURZE DARSTELLUNG
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Verbindungsanordnung eine Windlaufseitenabdeckung, eine Scharniersäule und einen Frontträger. Die Scharniersäule weist eine vertikale Fläche auf, die in einer ersten Vertikal-/Längsebene an der Windlaufseitenabdeckung angebracht ist. Der Frontträger umfasst eine innere Seitenwand, die an der Windlaufseitenabdeckung befestigt ist, und eine äußere Seitenwand, die in einer zweiten Vertikal-/Längsebene an der Scharniersäule befestigt ist. Die an den Frontträger angelegten Längslasten werden durch Scherwirkung auf die Scharniersäule und Windlaufseitenabdeckung übertragen.
- Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug eine Windlaufseitenabdeckung, die eine erste Vertikal- und Längsebene umfasst. Eine Scharniersäule umfasst einen Nasenabschnitt, der in der ersten Ebene an der Windlaufseitenabdeckung angebracht ist. Die Scharniersäule umfasst eine abgestufte Fläche, die eine zweite Vertikal- und Längsebene definiert, die von der ersten Ebene nach außen versetzt ist und parallel zur ersten Ebene verläuft. Ein Frontträger umfasst eine innere Seitenwand, die an der Windlaufseitenabdeckung befestigt ist, und eine äußere Seitenwand, die an der abgestuften Fläche befestigt ist. Die an den Frontträger angelegten Längslasten werden durch Scherwirkung auf die Scharniersäule und die Windlaufseitenabdeckung übertragen.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Fahrzeug eine Windlaufseitenabdeckung, eine Scharniersäule und einen Frontträger. Die Scharniersäule weist eine vertikale Fläche auf, die in einer ersten Vertikal-/Längsebene an der Windlaufseitenabdeckung angebracht ist. Der Frontträger umfasst eine innere Seitenwand, die an der Windlaufseitenabdeckung befestigt ist, und eine äußere Seitenwand, die in einer zweiten Vertikal-/Längsebene an der Scharniersäule befestigt ist. Die an den Frontträger angelegten Längslasten werden durch Scherwirkung auf die Scharniersäule und die Windlaufseitenabdeckung übertragen.
- Gemäß zusätzlichen Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann die Verbindungsanordnung einen Windlauf umfassen, der an einer oberen Seitenwand des Frontträgers befestigt ist. Die an den Träger angelegten Längslasten werden durch Scherwirkung auf den Windlauf übertragen. Die Verbindungsanordnung kann auch eine an der Scharniersäule ausgebildete laterale Stufe umfassen. Die laterale Stufe stellt einen durchgehenden Flächenübergang zwischen der ersten und zweiten Ebene bereit. Der Träger, die Scharniersäule, die Windlaufseitenabdeckung und andere Komponenten können aus einer Aluminiumlegierung hergestellt werden. Die Verwendung von Komponenten aus Aluminiumlegierungen führt zu Gewichtseinsparung und einer Erhöhung der Kraftstoffökonomie.
- Die obigen Aspekte der Offenbarung werden für den Durchschnittsfachmann im Hinblick auf die angehängten Zeichnungen und die folgende ausführliche Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen offensichtlich.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugfrontabschnitts der vorderen rechten Seite. -
2 ist eine perspektivische Ansicht einer strukturellen Abstützung des Fahrzeugs von1 der vorderen rechten Seite. -
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Außenseite eines Fahrgastraums der vorderen rechten Seite, wobei ein Frontträger und jegliche Karosseriebeplankungen entfernt sind. -
4 ist eine perspektivische Teilansicht einer Strukturverbindung. -
5 ist eine auseinandergezogene Ansicht der Strukturverbindung. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
- Die dargestellten Ausführungsformen werden mit Bezug auf die Zeichnungen offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen rein beispielhaft sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgestaltet sein können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hierin offenbart werden, sollen nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einem Fachmann zu lehren, wie die offenbarten Konzepte auf verschiedene Weise einzusetzen sind.
- Ein herkömmliches Mehrachsensystem wird in jeder der Figuren zur Anzeige relativer Richtungen bezüglich des Fahrzeugs verwendet. Eine X-Achse bezeichnet eine Längsrichtung, eine Y-Achse bezeichnet eine Lateralrichtung, und eine Z-Achse bezeichnet eine Vertikalrichtung.
- Mit Bezug auf
1 wird eine Front eines Fahrzeugs10 dargestellt, die einige Außenbeplankungen trägt. Eine Haube12 ist angelenkt und deckt in einer geschlossenen Stellung einen Motorraum ab. Zugang zum Motorraum ist gestattet, wenn die Haube12 in eine geöffnete Stellung gedreht wird. Ein Kotflügel eines Paars Kotflügel14 befindet sich auf jeder Seite neben der Haube12 . Die Kotflügel14 sind festgelegt und erzeugen einen Randspalt16 zur Motorhaube12 . Die Kotflügel14 erzeugen an einem unteren Abschnitt auch eine Schnittstelle mit einem Vorderradkasten18 . An einem hinteren Abschnitt erzeugen die Kotflügel14 einen Randspalt20 zu einer Seitentür22 . Sowohl die Kotflügel14 als auch die Haube12 erfordern eine ausreichende Basisfrontstruktur zur Aufrechterhaltung der ordnungsgemäßen Passung bezüglich einander sowie der Funktionalität. - Mit Bezug auf
2 erstreckt sich eine Frontstruktur24 von einem Fahrgastraum26 nach vorne. Die Frontstruktur24 stellt einen Befestigungshalt für die Haube12 , die Kotflügel14 und andere Frontkomponenten bereit. Die Frontstruktur24 umfasst ein Paar Frontträger28 , die sich von dem Fahrgastraum26 aus längs erstrecken. Jeder Frontträger28 ist als eine hohle Struktur mit einem hinteren Ende30 ausgebildet, das eine Schnittstelle mit der Scharniersäule36 und der Windlaufseitenabdeckung38 des Fahrgastraums26 bildet. Ein Windlauf40 ist über dem Luftkasten angeordnet und an einer oberen Seitenwand der Träger28 befestigt. - Der Windlauf
40 erstreckt sich zwischen dem Paar Trägern28 und stellt einen zusätzlichen lateralen Halt für die Frontstruktur24 bereit. Die Frontträger28 können durch hydrogeformte extrudierte Rohre aus Aluminiumlegierung geformt werden. Ein vorderer lateraler Holm32 erstreckt sich über das Fahrzeug und verbindet jeden der Frontträger28 an einem Vorderende34 jedes Trägers28 . - Die Frontträger
28 können in einem Bereich in der Nähe des hinteren Endes30 , das am Fahrgastraum26 angebracht ist, im Wesentlichen gerade verlaufen. Die im Wesentlichen gerade verlaufenden Abschnitte verbessern die Tragfähigkeit der Frontträger28 . Die Träger28 können aus 6011-T4-Aluminiumlegierung hergestellt sein. Die Wanddicke des Trägers kann von etwa 2 mm bis 5 mm betragen. Alternativ dazu kann die Wanddicke etwa 3,1 mm betragen. Der Träger28 kann aus verschiedenen Strukturmaterialien, wie z. B. Stahl, Magnesium, Titan, Polymeren, Verbundmaterialien usw., gebildet sein. - Mit Bezug auf
3 ist die Front des Fahrzeugs10 ohne die Karosseriebeplankungen und die Frontträger28 gezeigt. Der Fahrgastraum26 umfasst eine Windlaufseitenabdeckung38 . Die Windlaufseitenabdeckung38 definiert eine erste Vertikal- und Längsebene, die sich in der X-Z-Ebene befindet. Eine Scharniersäule36 ist an einem Flansch44 mit dem hinteren Teil der Windlaufseitenabdeckung38 verbunden. Der Flansch44 befindet sich auch in der X-Z-Ebene. Die Scharniersäule36 und die Windlaufseitenabdeckung38 können durch Niete, Bolzen, Schrauben, Klebstoff oder Schweißen angebracht sein. Bei einer Ausführungsform sind die Scharniersäule36 und die Windlaufseitenabdeckung38 aus Aluminiumlegierung und durch Niete miteinander verbunden. Die Scharniersäule36 umfasst eine gestufte Fläche42 , die eine zweite Vertikal- und Längsebene, die sich in der X-Z-Ebene befindet, definiert. Die zweite Ebene ist bezüglich der ersten Ebene nach hinten und nach außen versetzt. Die gestufte Fläche42 ist vom Flansch42 in der Y-Richtung lateral nach außen versetzt. Eine sich lateral erstreckende Stufe46 verbindet die gestufte Fläche42 und den Flansch44 miteinander und stellt einen durchgehenden Flächenübergang bereit. Die Breite der sich lateral erstreckenden Stufe46 entspricht der Breite des Trägers28 . Die Scharniersäule und die Windlaufseitenabdeckung wirken mit dem Träger28 zusammen und gestatten eine Verschachtelung des Trägers mit der Scharniersäule36 und der Windlaufseitenabdeckung38 . Ein Luftkasten48 ist an einer Innenfläche der Scharniersäule36 und einer Innenfläche der Windlaufseitenabdeckung38 angebracht. - Mit Bezug auf die
4 und5 ist eine Frontstrukturverbindung gezeigt. Der Frontträger28 ist an dem Fahrgastraum26 angebracht. Der Frontträger28 umfasst eine innere Seitenwand50 und eine äußere Seitenwand52 , die der inneren Seitenwand gegenüberliegt. Der Träger28 umfasst auch eine obere Seitenwand54 und eine untere Seitenwand56 entlang Abschnitten des Trägers28 . Die obere und die untere Seitenwand liegen einander gegenüber. Die Seitenwände wirken dahingehend zusammen, eine rohrförmige Struktur zu definieren, die einen Innenhohlraum definiert. Am hinteren Ende30 umfasst der Träger28 nur die innere und die äußere Seitenwand50 ,52 , die sich gegenüberliegen. Die innere und die äußere Seitenwand erstrecken sich von dem rohrförmigen Abschnitt des Trägers28 weg, so dass sie der Form der Scharniersäule36 entsprechen, wodurch eine Verschachtelung des hinteren Abschnitts30 mit der Scharniersäule36 gestattet wird. Der Träger28 umfasst einen im Wesentlichen geraden Abschnitt, der sich von dem hinteren Abschnitt30 vor der Windlaufseitenabdeckung38 erstreckt. Der gerade Abschnitt weist eine Form mit gleichmäßigem Querschnitt auf, wodurch die zur Ausbildung komplexerer Ausformungen und Biegungen am Träger28 erforderliche Werkzeugausrüstung vermindert wird. Der gerade Abschnitt des Trägers28 gestattet auch eine direktere Lastübertragung und erhöhte Teilesteifigkeit. Jeder Träger28 umfasst auch mehrere in die äußere Seitenwand52 gefräste Zugangslöcher58 . Die Zugangslöcher gestatten Zugang für Befestigungselemente und Werkzeuge zur inneren Seitenwand50 zur Anbringung der inneren Seitenwand an der Windlaufseitenabdeckung38 und der Scharniersäule36 . - Jeder Träger
28 ist an der Scharniersäule36 und der Windlaufseitenabdeckung38 angebracht. Die äußere Seitenwand52 ist an der gestuften Fläche42 am hinteren Abschnitt30 oder dem Träger28 angebracht. Mehrere hintere Befestigungselemente60 sichern die äußere Seitenwand52 an der gestuften Fläche42 . Die hinteren Befestigungselemente60 sind senkrecht zur gestuften Fläche42 und liegen in der Y-Z-Ebene. Die Befestigungselemente können Flow-Drill-Schrauben sein. Die Flow-Drill-Schrauben sind selbstverschraubend und reduzieren die Notwendigkeit präziser Lochausrichtung vor Verbindung der Komponenten. Die innere Seitenwand50 ist an der Windlaufseitenabdeckung38 angebracht. Mehrere vordere Befestigungselemente62 sichern die innere Seitenwand50 an der Windlaufseitenabdeckung38 . Die vorderen Befestigungselemente62 sind senkrecht zum Windlauf38 und liegen in der Y-Z-Ebene. Die vorderen Befestigungselemente und die hinteren Befestigungselemente sind zueinander parallel. Die vorderen Befestigungselemente62 werden durch die Zugangslöcher58 installiert. Dies gestattet eine Installation der vorderen Befestigungselemente62 von außerhalb des Fahrzeugs. Die vorderen Befestigungselemente62 können selbststanzende Nieten sein. Klebstoff wird entlang der Verbindungsfläche zwischen der inneren Seitenwand und dem Windlauf zur Verklebung der inneren Seitenwand50 mit der Windlaufseitenabdeckung38 aufgetragen. Der Klebstoff stellt zusätzliche Festigkeit für die Verbindung bereit. - Die hinteren und vorderen Befestigungselemente werden von außerhalb des Fahrzeugs aus in das Fahrzeug installiert. Dies gestattet eine Installation und Entfernung der Träger
28 von außerhalb des Fahrzeugs. Herkömmliche Verbindungsanordnungen erfordern zur Wartung der Verbindung Zugang zu sowohl dem Inneren als auch dem Äußeren der Verbindung. Zugang zum Inneren der Verbindung erfordert das Entfernen von Fahrzeuginnenkomponenten, wodurch Wartungszeit und -kosten für die Verbindung erhöht werden. Die vorliegende Konstruktion stellt eine Verbindung bereit, die komplett von außerhalb des Fahrzeugs gewartet werden kann. Ein Techniker muss lediglich äußere Karosseriebeplankungen entfernen, um Zugang zu dem Träger und den Befestigungselementen zu erlangen. - Ein Windlauf
40 ist über den Trägern28 und dem Luftkasten48 angeordnet. Der Windlauf40 ist an der oberen Seitenwand54 jedes Trägers28 angebracht. Haubenhalterungen (nicht gezeigt) sind auf dem Windlauf40 angeordnet und an der oberen Seitenwand54 befestigt. Mehrere obere Befestigungselemente64 sichern den Windlauf40 und die Haubenhalterungen an der oberen Seitenwand54 . Die oberen Befestigungselemente64 können Nieten, Bolzen oder Schrauben sein. Die oberen Befestigungselemente64 werden von außerhalb des Fahrzeugs installiert und können von außerhalb des Fahrzeugs komplett gewartet werden. - Die Verbindung ist zur Übertragung von Lasten von dem Träger
28 auf den Fahrgastraum26 vorwiegend unter Scherwirkung angeordnet. Dies kann durch Anbringen des Trägers28 an dem Fahrgastraum in zwei parallelen Ebenen erzielt werden. Die Befestigungsanordnung unterstützt die Übertragung der Lasten unter Scherwirkung. Die hinteren Befestigungselemente60 und die vorderen Befestigungselemente62 sind zueinander parallel und zu ihren jeweiligen Anbringflächen senkrecht. Die hinteren und vorderen Befestigungselemente sind auch zur Längs- und Vertikalachse des Trägers28 senkrecht. Somit werden die Längs- und Vertikalkräfte an dem Träger28 unter Scherwirkung an der Scharniersäulenverbindung und an der Windlaufseitenabdeckungsverbindung übertragen. Das obere Befestigungselement64 ist zu sowohl dem hinteren als auch dem vorderen Befestigungselement60 ,62 senkrecht. Das obere Befestigungselement64 ist zur Lateral- und Längsachse des Trägers28 senkrecht. Somit werden die Lateral- und Längskräfte an der oberen Windlaufverbindung unter Scherwirkung übertragen. - Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind spezielle Beispiele, die nicht alle möglichen Formen der Offenbarung beschreiben. Die Merkmale der dargestellten Ausführungsformen können zur Bildung weiterer Ausführungsformen der offenbarten Konzepte kombiniert werden. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind beschreibende und nicht beschränkende Ausdrücke. Der Schutzbereich der folgenden Ansprüche ist weiter als die spezifisch offenbarten Ausführungsformen und umfasst auch Modifikationen der dargestellten Ausführungsformen.
Claims (20)
- Verbindungsanordnung für ein Fahrzeug, die Folgendes umfasst: eine Windlaufseitenabdeckung; eine Scharniersäule, die eine vertikale Fläche aufweist, die in einer ersten Vertikal-/Längsebene an der Windlaufseitenabdeckung angebracht ist; und einen Frontträger, der eine innere Seitenwand, die an der Windlaufseitenabdeckung befestigt ist, und eine äußere Seitenwand, die in einer zweiten Vertikal-/Längsebene an der Scharniersäule befestigt ist, umfasst, wobei die Längslasten durch Scherwirkung auf die Scharniersäule und Windlaufseitenabdeckung übertragen werden.
- Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, die ferner einen Klebstoff umfasst, der zwischen der Windlaufseitenabdeckung und der inneren Seitenwand zum Verkleben der inneren Seitenwand mit der Windlaufseitenabdeckung angeordnet ist.
- Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, die ferner einen Windlauf umfasst, der an einer oberen Seitenwand des Frontträgers befestigt ist.
- Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Scharniersäule ferner eine sich lateral erstreckende Stufe zur Bereitstellung eines durchgängigen Flächenübergangs zwischen der ersten und zweiten Ebene umfasst.
- Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Ebene zueinander parallel sind.
- Verbindungsanordnung nach Anspruch 3, wobei an den Träger angelegte laterale Lasten durch Scherwirkung auf den Windlauf übertragen werden.
- Anordnung nach Anspruch 3, die Folgendes umfasst: einen ersten Satz von Befestigungsmitteln, die durch die Scharniersäule und die äußere Seitenwand hindurch aufgenommen werden; einen zweiten Satz von Befestigungsmitteln, die durch die Windlaufseitenabdeckung und die innere Seitenwand hindurch aufgenommen werden; einen dritten Satz von Befestigungsmitteln, die durch den Windlauf und die obere Seitenwand hindurch aufgenommen werden; und einen vierten Satz von Befestigungsmitteln, die durch die Scharniersäule und die Windlaufseitenplatte hindurch aufgenommen werden.
- Verbindungsanordnung nach Anspruch 7, wobei der erste und zweite Satz von Befestigungsmitteln senkrecht zu sowohl der ersten als auch der zweiten Vertikal-/Längsebene sind.
- Karosseriestruktur für ein Fahrzeug, die Folgendes umfasst: eine Windlaufseitenabdeckung, die eine erste Vertikal- und Längsebene umfasst; eine Scharniersäule, die einen Flansch, der in der ersten Ebene an der Windlaufseitenabdeckung angebracht ist, umfasst und eine abgestufte Fläche umfasst, die eine zweite Vertikal- und Längsebene definiert, die von der ersten Ebene nach außen lateral versetzt ist und parallel zur ersten Ebene verläuft; und einen Frontträger, der eine innere Seitenwand, die an der Windlaufseitenabdeckung befestigt ist, und eine äußere Seitenwand, die an der abgestuften Fläche befestigt ist, umfasst, wobei Längslasten durch Scherwirkung auf die Scharniersäule und die Windlaufseitenabdeckung übertragen werden.
- Karosseriestruktur nach Anspruch 9, die ferner einen Klebstoff umfasst, der zwischen der Windlaufseitenabdeckung und der inneren Seitenwand zum Verkleben der inneren Seitenwand mit der Windlaufseitenabdeckung angeordnet ist.
- Karosseriestruktur nach Anspruch 9, die ferner einen Windlauf umfasst, der an einer oberen Seitenwand des Frontträgers befestigt ist.
- Karosseriestruktur nach Anspruch 9, wobei die äußere Seitenwand ein Zugangsloch umfasst.
- Karosseriestruktur nach Anspruch 11, wobei an den Träger angelegte laterale Lasten durch Scherwirkung auf den Windlauf übertragen werden.
- Karosseriestruktur nach Anspruch 11, die ferner Folgendes umfasst: einen ersten Satz von Befestigungsmitteln, die durch die Scharniersäule und die äußere Seitenwand hindurch aufgenommen werden; einen zweiten Satz von Befestigungsmitteln, die durch die Windlaufseitenabdeckung und die innere Seitenwand hindurch aufgenommen werden; einen dritten Satz von Befestigungsmitteln, die durch den Windlauf und die obere Seitenwand hindurch aufgenommen werden; und einen vierten Satz von Befestigungsmitteln, die durch die Scharniersäule und die Windlaufseitenplatte hindurch aufgenommen werden.
- Karosseriestruktur nach Anspruch 14, wobei der erste und zweite Satz von Befestigungsmitteln senkrecht zu sowohl der ersten als auch der zweiten Ebene sind.
- Karosseriestruktur nach Anspruch 9, wobei die Scharniersäule ferner eine sich lateral erstreckende Stufe umfasst, die zwischen dem Flansch und der abgestuften Fläche verbunden ist, um einen durchgehenden Flächenübergang zwischen dem Flansch und der abgestuften Fläche bereitzustellen.
- Karosseriestruktur nach Anspruch 9, wobei der Frontträger aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.
- Karosseriestruktur nach Anspruch 9, wobei die Scharniersäule und die Windlaufseitenabdeckung aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sind.
- Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Windlaufseitenabdeckung; eine Scharniersäule, die eine vertikale Fläche aufweist, die in einer ersten Vertikal-/Längsebene an der Windlaufseitenabdeckung angebracht ist; und einen Frontträger, der eine innere Seitenwand, die an der Windlaufseitenabdeckung befestigt ist, und eine äußere Seitenwand, die in einer zweiten Vertikal-/Längsebene an der Scharniersäule befestigt ist, umfasst, wobei die Längslasten durch Scherwirkung auf die Scharniersäule und die Windlaufseitenabdeckung übertragen werden.
- Fahrzeug nach Anspruch 19, das ferner einen Windlauf umfasst, der an einer oberen Seitenwand des Frontträgers befestigt ist.
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R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |