JP4089069B2 - 位置センサ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のスロットルシャフトの位置を検出するために利用される位置センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に車両などの内燃機関はエンジンに流入する空気の量を制限するためにスロットル弁を用いており、このスロットル弁を開くと空気を多く吸い込み、閉じると空気の吸い込みが少なくなってエンジンの速度制御が行われるようになっている。このスロットル弁はアクセルペダルに連結されていてアクセルペダルの踏み込み量によって開閉制御されるようになっている。
【0003】
従来のこの種の位置センサとしては、特開平7−151508号公報に開示されているものが知られている。
【0004】
以下、従来の位置センサについて図面を参照しながら説明する。
【0005】
図8は従来の位置センサの内部構造を示した上面図、図9は同位置センサの側断面図である。
【0006】
図8、図9において、1は有底円筒状の樹脂製のケースで、このケース1の外側面には外方に突出するようにコネクタ部2を設け、かつこのコネクタ部2にはコネクタ端子3を設けており、そしてこのコネクタ端子3は一端部を前記ケース1の内側に配設するとともに、他端部を前記コネクタ部2内において外方に向かって突出させている。4はフィルム状の抵抗体基体で、この抵抗体基体4は前記ケース1の内壁面に当接するように設けられているとともに、この抵抗体基体4の前記ケース1の内壁に当接しない面には抵抗皮膜(図示せず)と、この抵抗皮膜と電気的に接続された電極(図示せず)とを設けている。5は金属製の板バネで、この板バネ5は前記ケース1の開口部側より挿入され、そしてこの板バネ5により前記抵抗体基体4の電極(図示せず)を前記ケース1の内側で前記コネクタ端子3の一端部に圧接させている。6は樹脂製のロータで、このロータ6は前記ケース1の内側に回動可能に収納されるとともに、側面に刷子7を設けており、かつこの刷子7は前記抵抗体基体4の抵抗皮膜(図示せず)上を摺動するものである。また前記ロータ6の内側には凹部8を設けており、この凹部8に相手側回転スロットルシャフト(図示せず)を嵌合させるものである。9は金属製のカバーで、このカバー9は前記ケース1の開口部を閉塞するとともに、略中央に孔10を設けており、この孔10に相手側回転スロットルシャフト(図示せず)を挿通するものである。
【0007】
以上のように構成された従来の位置センサについて、次にその動作を説明する。
【0008】
内燃エンジン近傍の相手側回転スロットルシャフト(図示せず)を前記ロータ6の凹部8に圧入すると、この相手側回転スロットルシャフト(図示せず)の回転と同期して前記ロータ6が回転し、そしてこのロータ6に取り付けた刷子7が抵抗体基体4の抵抗皮膜(図示せず)との接触位置を変えることにより、コネクタ端子3に刷子7の接触位置に応じた出力電圧が得られ、この出力電圧の変動を信号としてエンジン内に噴射される燃料の量をコントロールするものである。
【0009】
ここで、この種の位置センサの寿命を向上させる場合、従来の位置センサにおいては、図10に示すように、抵抗体基体4における抵抗皮膜11の上面に、例えば筆(図示せず)等により10μm以上の潤滑材料12を塗布することにより、刷子7と抵抗体基体4における抵抗皮膜11との摩擦係数が小さくなるようにして、位置センサの長寿命化を図っていた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成においては、抵抗体基体4の抵抗皮膜11の上面に潤滑材料12を筆などにより塗布する構成としているため、潤滑材料12の膜厚が10μm以上となり、その結果、位置センサの周囲の雰囲気温度が−40℃以下になると、前記潤滑材料12の粘度が上昇するため、絶縁物であるこの潤滑材料12が刷子7と抵抗体基体4の抵抗皮膜11との間に介在することになり、これにより、刷子7と抵抗体基体4における抵抗皮膜11との間の接触抵抗が1.8kΩ以上となるため、位置センサの出力特性が不安定になってしまうという課題を有していた。
【0011】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、長寿命で、かつ周囲の雰囲気温度が−40℃に低下しても出力特性が不安定になるということがない位置センサを提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の位置センサは、外側面から外方に突出するように設けられたコネクタ部を有するケースと、このケースの内側に設置され、かつ抵抗皮膜とこの抵抗皮膜と電気的に接続される電極とを有する抵抗体基体と、前記ケースの内側に収納され、かつ前記抵抗体基体の抵抗皮膜上を摺動する刷子を設けたロータと、前記ケースの開口部を閉塞するカバーとを備え、前記抵抗体基体における抵抗皮膜中に分子量が3000〜15000であるフッ素オイルからなる潤滑材料を内在させ、かつこの潤滑材料は少なくとも抵抗皮膜の表面に0.05μm〜0.5μmの厚みで存在するように構成したもので、この構成によれば、長寿命で、かつ周囲の雰囲気温度が−40℃に低下しても出力特性が不安定になるということがない位置センサを提供することができるものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、外側面から外方に突出するように設けられたコネクタ部を有するケースと、このケースの内側に設置され、かつ抵抗皮膜とこの抵抗皮膜と電気的に接続される電極とを有する抵抗体基体と、前記ケースの内側に収納され、かつ前記抵抗体基体の抵抗皮膜上を摺動する刷子を設けたロータと、前記ケースの開口部を閉塞するカバーとを備え、前記抵抗体基体における抵抗皮膜中に分子量が3000〜15000であるフッ素オイルからなる潤滑材料を内在させ、かつこの潤滑材料は少なくとも抵抗皮膜の表面に0.05μm〜0.5μmの厚みで存在するように構成したもので、この構成によれば、抵抗体基体における抵抗皮膜中に分子量が3000〜15000であるフッ素オイルからなる潤滑材料を内在させ、かつこの潤滑材料は少なくとも抵抗皮膜の表面に0.05μm〜0.5μmの厚みで存在するように構成しているため、刷子が抵抗体基体における抵抗皮膜上を摺動して抵抗皮膜が摩耗すると、抵抗皮膜中の潤滑材料が抵抗皮膜の表面に析出することになり、その結果、抵抗皮膜上の潤滑材料の厚みを0.05μm〜0.5μmにしても刷子と抵抗体基体における抵抗皮膜との摩擦係数は小さくなるため、位置センサの周囲の雰囲気温度が−40℃以下になって、潤滑材料の粘度が上昇しても、刷子と抵抗体基体における抵抗皮膜との間の接触抵抗値は0.2kΩ以下となり、これにより、位置センサの出力特性が不安定になるということはないという作用を有するものである。
【0014】
以下、本発明の一実施の形態における位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【0015】
図1は本発明の一実施の形態における位置センサの分解斜視図、図2は同位置センサの側断面図、図3は同位置センサにおける抵抗体基体の側断面図である。図1〜図3において、21はガラス繊維を混入したポリブチレンテレフタレートなどの耐熱性機械強度の優れた合成樹脂で構成された有底円筒状のケースで、このケース21には外側面の一部から外方に突出するようにコネクタ部22を設けており、かつこのコネクタ部22内には数本の外部接続用のコネクタ端子23がインサート成形により一体に組み込まれている。そして前記コネクタ端子23は一端部を前記ケース21の内部に表出させるとともに、他端部を前記ケース21のコネクタ部22内において外方へ向かって突出させている。そしてまた前記ケース21の外周面にはリング状のフランジ24が形成され、かつこのフランジ24の一部の相対向する位置には取付穴25を有する取付部26を設けている。さらに前記ケース21の内側面の近傍に位置して板バネ挿入部27を設けている。28は樹脂製の抵抗体基体で、この抵抗体基体28は前記ケース21の内壁面に設けられるとともに、この抵抗体基体28の一端部はケース21の板バネ挿入部27に挿入されている。また前記抵抗体基体28のケース21の内側面に当接しない面には抵抗皮膜29とこの抵抗皮膜29と電気的に接続される電極30とを設けている。そして前記抵抗体基体28の抵抗皮膜29の上面には厚みが0.05μm〜0.5μmで、かつ分子量が3000〜15000であるフッ素オイルからなる潤滑材料31を設けている。さらに前記抵抗体基体28の抵抗皮膜29中にも、分子量が3000〜15000であるフッ素オイルからなる潤滑材料31を設けている。32はV字状の金属製の板バネで、この板バネ32により前記抵抗体基体28の電極30を前記ケース21の内側で前記コネクタ端子23の一端部に圧接させている。33は樹脂製のロータで、このロータ33は前記ケース21の内側に回動可能に収納されるとともに側面に刷子34を設けており、かつこの刷子34は前記抵抗体基体28の抵抗皮膜29上を前記潤滑材料31を掻き分けるようにしながら摺動するものである。また前記ロータ33の内側には相手側回転スロットルシャフト(図示せず)と嵌合する凹部33aを設けている。35は樹脂製のカバーで、このカバー35は前記ケース21の開口部を閉塞するとともに、略中央に孔36を設けており、この孔36に相手側回転スロットルシャフト(図示せず)を挿通するものである。
【0016】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における位置センサについて、次にその製造方法を説明する。
【0017】
まず、成形金型(図示せず)に三本のコネクタ端子23を設置した後、成形金型(図示せず)に約260℃で溶融されたポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂を流し込み、室温で冷却してケース21を形成する。
【0018】
次に、ポリアミド酸15〜19wt%とN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤61〜78wt%からなるポリイミド樹脂などのバインダー樹脂(図示せず)と、1〜16wt%のカーボンなどの導電材料(図示せず)と、2〜9wt%のフッ素オイルからなる潤滑材料31とを配合したものを、3本ロールミル(図示せず)等で混練分散させて抵抗ペースト(図示せず)を製造する。
【0019】
次に、ポリイミドなどの樹脂からなるフィルム状の抵抗体基体28に前記抵抗ペースト(図示せず)を印刷し、約240〜270℃で約1〜126分間焼成することにより、抵抗皮膜29を形成する。この場合、抵抗体基体28の抵抗皮膜29を構成する材料にフッ素オイルなどの潤滑材料31を予め配合して混練分散させるようにしているため、抵抗体基体28の抵抗皮膜29の表面に少なくとも潤滑材料31を介在させることが容易に行えるという作用効果を有するものである。
【0020】
次に、前記抵抗皮膜29を設けた抵抗体基体28に銀およびポリイミドなどのバインダー樹脂を含有したペースト(図示せず)を印刷し、約240〜270℃で約1〜126分間焼成することにより、電極30を前記抵抗体基体28に形成する。
【0021】
次に、前記ケース21の上方より抵抗体基体28を前記ケース21の内側面に挿入する。
【0022】
次に、板バネ32をケース21の板バネ挿入部27に上方より挿入し、前記抵抗体基体28の電極30を前記ケース21のコネクタ端子23の一端部に圧接させる。
【0023】
次に、前記抵抗体基体28および板バネ32を設けた前記ケース21の内側に上方よりあらかじめ刷子34を固着したロータ33を挿入して収納した後、前記ケース21の開口部をカバー35で閉塞する。
【0024】
以上のようにして製造された本発明の一実施の形態における位置センサについて、次にその動作を説明する。
【0025】
内燃エンジン近傍の相手側回転スロットルシャフト(図示せず)に位置センサにおけるロータ33の凹部33aを位置合わせしながら圧入し、ケース21の取付部26を利用してスロットルボディ本体(図示せず)にケース21を固定し組み込みを完了する。相手側回転スロットルシャフト(図示せず)はアクセルを踏み込んだり離したりすることによる回転と同期して回転するため、前記相手側回転スロットルシャフト(図示せず)とともに、前記ロータ33が回転し、そしてこのロータ33に取り付けた刷子34が抵抗体基体28の抵抗皮膜29との接触位置を変えることにより、前記コネクタ端子23に接触位置に応じた出力電圧が得られ、この出力電圧の変動を信号としてエンジン内に噴射される燃料の量をコントロールするものである。
【0026】
ここで、位置センサの周囲の雰囲気温度が−40℃まで低くなった場合を考えて見ると、本発明の一実施の形態における位置センサにおいては、抵抗体基体28における抵抗皮膜29中に潤滑材料31を内在させ、かつこの潤滑材料31は少なくとも抵抗皮膜29の表面に存在させるようにしているため、刷子34が抵抗体基体28における抵抗皮膜29上を摺動して抵抗皮膜29が摩耗すると、抵抗皮膜29中の潤滑材料31が抵抗皮膜29の表面に析出することになり、その結果、図4、図5および(表1)に示すように、抵抗皮膜29上の潤滑材料31の分子量を3000〜15000にするとともに、潤滑材料31の厚みを0.05μmから0.5μmとしても、刷子34と抵抗体基体28における抵抗皮膜29との摩擦係数が小となるため、位置センサにおける周囲の雰囲気温度が−40℃以下になって、潤滑材料31の粘度が上昇しても、刷子34と抵抗体基体28における抵抗皮膜29との間の接触抵抗値は0.2kΩ以下となり、これにより、位置センサの出力特性が不安定になるということはないという作用効果を有するものである。この場合、前記潤滑材料31の分子量は3000〜15000としたが、分子量が約3000の場合においては、潤滑材料31の粘度が高くなるため、刷子34と抵抗体基体28における抵抗皮膜29との接触抵抗値が大きくなるとともに、潤滑材料31の沸点が高くなって潤滑材料31が揮発しにくくなるもので、これにより、刷子34と抵抗体基体28における抵抗皮膜29との摺動回数が大きくなるものである。一方、潤滑材料31の分子量が15000の場合には、潤滑材料31の沸点が低くなるとともに、潤滑材料31の粘度が小さくなるため、刷子34と抵抗体基体28における抵抗皮膜29との接触抵抗値は小さくなるものである。すなわち、潤滑材料31の分子量を3000〜15000としているため、刷子34と抵抗体基体28における抵抗皮膜29との接触抵抗値を小さくすることができるとともに、刷子34と抵抗体基体28における抵抗皮膜29との摺動回数の長寿命化が図れるという作用効果を有するものである。
【0027】
【表1】
【0028】
また抵抗皮膜29上の潤滑材料31の分子量を3000〜15000にするとともに、潤滑材料31の厚みを0.05μmから0.5μmとした場合、常温の雰囲気において、抵抗体基体28における抵抗皮膜29上で刷子34を摺動させると、図6、図7および(表2)に示すように、2000万回以上の摺動が可能となるものであり、これにより、位置センサの長寿命化が図れるものである。
【0029】
【表2】
【0030】
そしてまた潤滑材料31をフッ素オイルで構成しているため、位置センサの周囲の雰囲気温度が上昇しても潤滑材料31の揮発量は少なくなり、その結果、抵抗体基体28における抵抗皮膜29上に潤滑材料31を長時間にわたって存在させることができるという作用効果を有するものである。
【0031】
【発明の効果】
以上のように本発明の位置センサは、外側面から外方に突出するように設けられたコネクタ部を有するケースと、このケースの内側に設置され、かつ抵抗皮膜とこの抵抗皮膜と電気的に接続される電極とを有する抵抗体基体と、前記ケースの内側に収納され、かつ前記抵抗体基体の抵抗皮膜上を摺動する刷子を設けたロータと、前記ケースの開口部を閉塞するカバーとを備え、前記抵抗体基体における抵抗皮膜中に分子量が3000〜15000であるフッ素オイルからなる潤滑材料を内在させ、かつこの潤滑材料は少なくとも抵抗皮膜の表面に0.05μm〜0.5μmの厚みで存在するように構成したもので、この構成によれば、抵抗体基体における抵抗皮膜中に分子量が3000〜15000であるフッ素オイルからなる潤滑材料を内在させ、かつこの潤滑材料は少なくとも抵抗皮膜の表面に0.05μm〜0.5μmの厚みで存在するように構成しているため、刷子が抵抗体基体における抵抗皮膜上を摺動して抵抗皮膜が摩耗すると、抵抗皮膜中の潤滑材料が抵抗皮膜の表面に析出することになり、その結果、抵抗皮膜上の潤滑材料の厚みを0.05μm〜0.5μmにしても刷子と抵抗体基体における抵抗皮膜との摩擦係数が小さくなるため、位置センサの周囲の雰囲気温度が−40℃以下になって、潤滑材料の粘度が上昇しても、刷子と抵抗体基体における抵抗皮膜との間の接触抵抗値は0.2KΩ以下となり、これにより、出力特性が不安定になることはない位置センサを提供できるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態における位置センサの分解斜視図
【図2】 同位置センサの側断面図
【図3】 同位置センサにおける抵抗体基体の側断面図
【図4】 本発明の一実施の形態における位置センサの潤滑材料の厚みの変動に応じた刷子と抵抗体基体における抵抗皮膜との接触抵抗値を示す図
【図5】 本発明の一実施の形態における位置センサの潤滑材料の分子量の変動に応じた刷子と抵抗体基体における抵抗皮膜との接触抵抗値を示す図
【図6】 本発明の一実施の形態の位置センサにおける抵抗体基体の潤滑材料の厚みの変動に応じた常温時における刷子と抵抗体基体における抵抗皮膜との摺動回数を示す図
【図7】 本発明の一実施の形態の位置センサにおける抵抗体基体の潤滑材料の分子量の変動に応じた常温時における刷子と抵抗体基体における抵抗皮膜との摺動回数を示す図
【図8】 従来の位置センサにおけるカバーをはずした状態を示すケースの上面図
【図9】 同位置センサの側断面図
【図10】 同位置センサにおける抵抗体基体の側断面図
【符号の説明】
21 ケース
22 コネクタ部
28 抵抗体基体
29 抵抗皮膜
30 電極
31 潤滑材料
33 ロータ
34 刷子
35 カバー
Claims (1)
- 外側面から外方に突出するように設けられたコネクタ部を有するケースと、このケースの内側に設置され、かつ抵抗皮膜とこの抵抗皮膜と電気的に接続される電極とを有する抵抗体基体と、前記ケースの内側に収納され、かつ前記抵抗体基体の抵抗皮膜上を摺動する刷子を設けたロータと、前記ケースの開口部を閉塞するカバーとを備え、前記抵抗体基体における抵抗皮膜中に分子量が3000〜15000であるフッ素オイルからなる潤滑材料を内在させ、かつこの潤滑材料は少なくとも抵抗皮膜の表面に0.05μm〜0.5μmの厚みで存在するように構成した位置センサ。
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