JP2007139179A - Piston seal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ピストンに装着されてシリンダに密接することにより両者間をシールするピストンシールに関するものである。本発明のピストンシールは例えば、自動車等車両におけるショックアブソーバ用ピストンに用いられ、またはその他の圧力機器等に用いられる。 The present invention relates to a piston seal that is attached to a piston and seals between the two by being in close contact with a cylinder. The piston seal of the present invention is used, for example, for a shock absorber piston in a vehicle such as an automobile, or for other pressure devices.
従来から、図5に示すように、ピストン21の外周面に設けた環状の装着溝22に装着されてシリンダ23の内周面に摺動自在に密接するピストンシール1が知られており、このピストンシール1は、所定の材質よりなる円筒状素材(図示せず)をメスカットにより輪切りしてワッシャ状シール部材1’(図6参照)を成形する工程と、図6に示すように、このワッシャ状シール部材1’をテーパー状の拡径冶具31で拡径させながら円筒状に変形させてピストン21の装着溝22に嵌合する工程とを実施することにより製造および組付される。
Conventionally, as shown in FIG. 5, a
また、このピストンシール1の組付は、上記拡径冶具31を用いてワッシャ状シール部材1’をその内径端部を支点として全周に亙って軸方向一方に倒し、次いで内径端部を拡径して円筒状とし、次いでこの円筒状としたシール部材1’をピストン21の装着溝22に送り込んで嵌合させる手順により行なわれる(特許文献1参照)。
Further, the
したがって、組付を完了したピストンシール1においては、図5に矢印で示すように、ワッシャ状シール部材1’の内径端部により形成される軸方向一方の端部2には収縮(縮径)方向の復元力P1が作用するとともに、ワッシャ状シール部材1’の外径端部により形成される軸方向他方の端部3には拡張(拡径)方向の復元力P2が作用し、前者の軸方向一方の端部2は装着溝22の底面に密接するとともに、後者の軸方向他方の端部3はシリンダ23の内周面に密接することになる。
Therefore, in the
しかしながら、この従来技術には、以下のような問題がある。 However, this conventional technique has the following problems.
(1)上記したようにワッシャ状シール部材1’の外径端部により形成される軸方向他方の端部3には拡張方向の復元力P2が作用するので、この軸方向他方の端部3はシリンダ23の内周面に密接してシール部4を形成するが、ワッシャ状シール部材1’の内径端部により形成される軸方向一方の端部2には収縮方向の復元力P1が作用するので、この軸方向一方の端部2はシリンダ23の内周面に接触せず、よってシリンダ23に対するシール部が形成されないことになる。したがって、当該ピストンシール1のシール作用に方向性が設定され、軸方向両側をシールするためには、図7に示すように、2つのピストンシール1を背中合わせに並べて配置しなければならない。
(1) Since acts restoring force P 2 of the direction of extension in the axial direction
(2)また、上記シール部4を形成可能な軸方向他方の端部3においても、シール部4のシール作用はシール部材1’の復元力のみに依存し、特に先鋭なシールリップが形成されるわけではない。したかって、シール作用が不安定となって品質にバラツキが発生することがあり、特に低圧時においてシール機能を発揮し得ない虞がある。
(2) Also, at the
また、本発明に対する他の従来技術として、下記特許文献2にピストンの製造方法が掲載されており、この製造方法には、ピストン本体および該ピストン本体に取り付けられた管状封止部材が熱処理を受け、それにより管状封止部材の両端部のうちの少なくとも一方が半径方向外側に移動するようにする手順が示されている。しかしながらこの従来技術は、上記文中にもあるように「熱処理」を加えることによって封止部材を変形させるものであり、本発明が「反り」を利用するのとは構成を異にしている。
As another conventional technique for the present invention, a method for manufacturing a piston is described in
本発明は以上の点に鑑みて、シールの両端にシールリップを有することによりシール作用に方向性がなく、優れたシール性能を発揮することが可能なピストンシールを提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a piston seal that has seal lips at both ends of a seal and thus has no directionality in sealing action and can exhibit excellent sealing performance.
上記目的を達成するため、本発明の請求項1によるピストンシールは、ピストンの外周面に設けた環状の装着溝に装着されてシリンダの内周面に摺動自在に密接するピストンシールであって、当該ピストンシールの軸方向両端部にそれぞれ前記シリンダの内周面に密接するシールリップを成形したことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a piston seal according to
また、本発明の請求項2によるピストンシールは、ピストンの外周面に設けた環状の装着溝に装着されてシリンダの内周面に摺動自在に密接するピストンシールであって、円筒状素材をメスカットにより輪切りしてワッシャ状シール部材を成形し、前記シール部材を拡径冶具で拡径させながら円筒状に変形させて前記装着溝に嵌合するピストンシールにおいて、前記メスカットに用いるメスに設定するすくい角を利用して前記ワッシャ状シール部材に断面円弧状の反りを成形し、前記反りの凹面が外周側を向くように前記シール部材を円筒状に変形させ、前記装着溝に装着された状態の前記シール部材にはその軸方向両端部にそれぞれ前記シリンダの内周面に密接するシールリップを成形したことを特徴とするものである。
The piston seal according to
また、本発明の請求項3によるピストンシールは、上記した請求項1または2記載のピストンシールにおいて、軸方向両端のシールリップの外径寸法が同一または近似するように装着溝の底面にテーパー状の傾斜面を設けたことを特徴とするものである。
The piston seal according to
樹脂等の所定の材質よりなる円筒状素材をメスカットにより輪切りしてワッシャ状シール部材を成形する工程を実施し、このとき、メスカットに用いるメスに設定するすくい角を利用してシール部材に意図的に反りを成形する。これによりシール部材は断面円弧状に成形される。反りは、弾性変形ではなく、塑性変形である。次いで、この反りを成形したシール部材を拡径冶具で拡径させながら円筒状に変形させてピストンの装着溝に嵌合する工程を実施するが、このとき、反りの凹面(円弧の凹面)が外周側を向くようにシール部材を円筒状に変形させ、この姿勢でシール部材を装着溝に嵌合する。反りの凹面は外周側を向いているので、その両端に形成される尖端部も同じく外周側を向き、よってこの尖端部によりシリンダの内周面に密接するシールリップが成形される。 A process of forming a washer-like seal member by cutting a cylindrical material made of a predetermined material such as resin with a knife cut, and using the rake angle set for the knife used for the knife cut, Mold warpage. As a result, the seal member is formed in a circular arc shape in cross section. Warpage is not elastic deformation but plastic deformation. Next, the step of deforming the seal member formed with the warp into a cylindrical shape while expanding the diameter with a diameter expansion jig and fitting it into the mounting groove of the piston is performed. At this time, the concave surface of the warp (the concave surface of the arc) The seal member is deformed into a cylindrical shape so as to face the outer peripheral side, and the seal member is fitted into the mounting groove in this posture. Since the concave surface of the warp faces the outer peripheral side, the pointed ends formed at both ends thereof also face the outer peripheral side, so that a seal lip is formed which is in close contact with the inner peripheral surface of the cylinder.
尚、このようにして軸方向両端に成形されるシールリップの外径寸法に寸法差があると、両シールリップに性能差が生じることが懸念される。そこで、これに対処する場合には、軸方向両端のシールリップの外径寸法が同一または近似するように装着溝の底面にテーパー状の傾斜面を設けることにする。 If there is a dimensional difference in the outer diameter of the seal lip formed at both ends in the axial direction in this way, there is a concern that a difference in performance occurs between the two seal lips. Therefore, when dealing with this, a tapered inclined surface is provided on the bottom surface of the mounting groove so that the outer diameters of the seal lips at both ends in the axial direction are the same or approximate.
上記したようにワッシャ状シール部材の内径端部により形成される軸方向一方の端部には収縮方向の復元力が作用するので、この軸方向一方の端部に成形されるシールリップは外径寸法が小さくなり易い。また、この軸方向一方の端部は組付時における円筒状への変形過程で拡径されて肉厚が薄くなるので、これによってもシールリップの外径寸法が小さくなり易い。一方、ワッシャ状シール部材の外径端部により形成される軸方向他方の端部には拡張方向の復元力が作用するので、この軸方向他方の端部に成形されるシールリップは外径寸法が大きくなり易い。したがってこのような傾向があることから、装着溝の溝深さについては、軸方向一方の端部が装着される部位において浅く、軸方向他方の端部が装着される部位において深く設定するのが好ましく、装着溝の底面に設けるテーパー状の傾斜面の傾斜の向きについて云えば、軸方向一方の端部が装着される部位から軸方向他方の端部が装着される部位へかけて溝深さが漸次深くなる形状とするのが好ましい。 As described above, since the restoring force in the contraction direction acts on one end in the axial direction formed by the inner diameter end of the washer-like seal member, the seal lip formed on the one end in the axial direction has an outer diameter. The size tends to be small. In addition, since one end portion in the axial direction is enlarged in the process of deformation into a cylindrical shape at the time of assembly, the wall thickness is reduced, which also tends to reduce the outer diameter of the seal lip. On the other hand, since the restoring force in the expansion direction acts on the other end portion in the axial direction formed by the outer diameter end portion of the washer-like seal member, the seal lip formed on the other end portion in the axial direction has an outer diameter dimension. Tends to be large. Therefore, since there is such a tendency, the groove depth of the mounting groove is set shallowly at a portion where one end in the axial direction is mounted and deeply set at a portion where the other end in the axial direction is mounted. Preferably, as for the direction of inclination of the tapered inclined surface provided on the bottom surface of the mounting groove, the groove depth extends from the portion where one end in the axial direction is mounted to the portion where the other end in the axial direction is mounted. It is preferable to make the shape gradually deeper.
本発明は、以下の効果を奏する。 The present invention has the following effects.
すなわち、本発明の請求項1または2によるピストンシールにおいてはそれぞれ、シールの両端にそれぞれシリンダに密接するシールリップが成形されているので、このシールには、シール作用に方向性が設定されないことになる。したがって、上記従来技術のように2つのシール部材を背中合わせで配置する必要がなく、シール部材は1つで良いことから、製造や組付、取扱いが簡便で、設置スペースも小さくて済むピストンシールを提供することができる。また、シール作用に方向性が設定されなければシールの装着の向きも限定されないので、この点からも組付を簡便なものとすることができる。 That is, in the piston seal according to the first or second aspect of the present invention, the seal lip is formed at both ends of the seal so as to be in close contact with the cylinder. Become. Therefore, it is not necessary to arrange two seal members back to back as in the prior art described above, and only one seal member is required. Therefore, a piston seal that is easy to manufacture, assemble, handle, and requires a small installation space. Can be provided. Further, if the direction of the sealing action is not set, the mounting direction of the seal is not limited, so that the assembly can be simplified from this point.
また、シールに反りが設定されると、シールリップはこの反りの反発力を利用してシリンダの内周面に強く密接する。したがって、低圧領域から安定したシール性能を発揮するピストンシールを提供することができる。 Further, when the warp is set in the seal, the seal lip is strongly brought into close contact with the inner peripheral surface of the cylinder using the repulsive force of the warp. Therefore, it is possible to provide a piston seal that exhibits stable sealing performance from a low pressure region.
また、シールリップの成形が従来のように熱処理によるものではないため、本発明は、熱に弱い材質に対しても適用することが可能である。 Further, since the sealing lip is not formed by heat treatment as in the prior art, the present invention can be applied to a material that is weak against heat.
更にまた、本発明の請求項3によるピストンシールにおいては、シールの軸方向両端に成形されるシールリップの外径寸法が互いに同一または近似する値となるので、シールリップに性能差(シール性、摺動荷重、摩耗特性などについての性能差)が生じにくい。したがって、この点からもシールの方向性をなくすことができ、シールの適用範囲を拡大することができる。
Furthermore, in the piston seal according to
本発明には、以下の実施形態が含まれる。 The present invention includes the following embodiments.
構成・・・
(1)ワッシャ状のシール部材形状に特徴をもたせ、ワッシャ状のシール部材の組付方向を規定した構成とする。
(2)ワッシャ状のシール部材は、平坦形状ではなく、意図的に反りをもたせた形状とし、その反り量は、素材から切出し時のメス角度(すくい角)で設定し形成する。
(3)ピストン溝への嵌合は、反りの凹面が径方向外方を向く方向で嵌合する。
(4)ワッシャの内径側は収縮方向の復元力で溝に嵌合し、外径側は収縮方向の復元力を持たず、ピストン溝底とは隙間設定とする。
(5)溝嵌合後のシール部材の両端はリップ(R形状)を有する。
効果・・・
(6)シール部材の両端をリップ(R形状)にすることで、1部品で両側のシールが可能となり、また、反りの反発力によってシリンダ内周面に積極的に接するために、低圧領域から安定してシール性を得ることができる。
(7)また、反りによりリップを形成するものであって加熱処理によりリップを形成するものでないため、加熱手段を必要とせずリップの形成が容易である。
Constitution···
(1) A feature is given to the shape of the washer-like seal member, and the assembly direction of the washer-like seal member is defined.
(2) The washer-like seal member is not a flat shape but a shape that is intentionally warped, and the amount of warpage is set by a knife angle (rake angle) at the time of cutting from the material.
(3) The piston groove is fitted in a direction in which the concave surface of the warp faces radially outward.
(4) The inner diameter side of the washer is fitted into the groove with a restoring force in the contraction direction, and the outer diameter side does not have a restoring force in the contraction direction, and a clearance is set from the piston groove bottom.
(5) Both ends of the seal member after the groove fitting have lips (R shape).
effect···
(6) By making the both ends of the seal member lip (R shape), it is possible to seal both sides with one component, and to positively contact the inner peripheral surface of the cylinder by the repulsive force of the warp. A stable sealing property can be obtained.
(7) Since the lip is formed by warping and not the lip by heat treatment, the lip can be easily formed without requiring a heating means.
本発明のピストンシールの製造および組付方法は、以下のとおりとなる。 The method for manufacturing and assembling the piston seal of the present invention is as follows.
(a)ピストン21の外周面に設けた環状の装着溝22に装着されてシリンダ23の内周面に摺動自在に密接するピストンシール1の製造および組付方法であって、円筒状素材Sをメスカットにより輪切りしてワッシャ状シール部材1’を成形する工程と、前記シール部材1’を拡径冶具31で拡径させながら円筒状に変形させて前記装着溝22に嵌合する工程とを有するピストンシールの製造および組付方法において、前記メスカットに用いるメス32に設定するすくい角θを利用して前記ワッシャ状シール部材1’に断面円弧状の反りを成形する手順と、前記反りの凹面5が外周側を向くように前記シール部材1’を円筒状に変形させる手順とを有し、前記装着溝22に装着された状態の前記シール部材1’にはその軸方向両端部にそれぞれ前記シリンダ23の内周面に密接するシールリップ7,8を成形することを特徴とするピストンシールの製造および組付方法。
(b)上記(a)項記載のピストンシールの製造および組付方法において、軸方向両端のシールリップ7,8の外径寸法が同一または近似するように装着溝22の底面にテーパー状の傾斜面を設けることを特徴とするピストンシールの製造および組付方法。
(A) A method for manufacturing and assembling a
(B) In the method for manufacturing and assembling the piston seal described in (a) above, the bottom surface of the mounting
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
当該実施例に係るピストンシールは、自動車およびオートバイ用のショックアブソーバに用いられるものである。この場合、ピストンの材質は一般に鉄または鉄系焼結金属とされ、ピストンシールの材質は一般にポリ四弗化エチレン樹脂(PTFE)とされる。 The piston seal according to the embodiment is used for a shock absorber for automobiles and motorcycles. In this case, the material of the piston is generally iron or iron-based sintered metal, and the material of the piston seal is generally polytetrafluoroethylene resin (PTFE).
図3に示すように、当該実施例に係るピストンシールは、ピストン21の外周面に設けた環状の装着溝22に装着されてシリンダ23の内周面に摺動自在に密接するピストンシール1であって、その軸方向両端部にそれぞれ、シリンダ23の内周面に密接するシールリップ7,8を成形したものである。
As shown in FIG. 3, the piston seal according to this embodiment is a
また、当該実施例に係るピストンシールは、ピストン21の外周面に設けた環状の装着溝22に装着されてシリンダ23の内周面に摺動自在に密接するピストンシール1であって、円筒状素材Sをメスカットにより輪切りしてワッシャ状のシール部材1’を成形し、このシール部材1’を拡径冶具31で拡径させながら円筒状に変形させて装着溝22に嵌合するピストンシール1において、メスカットに用いるメス32に設定するすくい角θを利用してシール部材1’に断面円弧状の反りを成形し、反りの凹面5が外周側を向くようにシール部材1’を円筒状に変形させ、装着溝22に装着された状態のシール部材1’すなわち当該ピストンシール1にはその軸方向両端部にそれぞれ、シリンダ23の内周面に密接するシールリップ7,8を成形したものである。
The piston seal according to this embodiment is a
製造および組付の手順は、以下のとおりである。 The manufacturing and assembly procedures are as follows.
すなわち先ず、図1に示すように、上記の樹脂材質よりなる円筒状素材Sをメスカットにより輪切りしてワッシャ状のシール部材1’を成形する。このとき、メスカットに用いるメス32にすくい角θを設定し、このすくい角θを利用してシール部材1’に意図的に反りを成形する。すくい角θの大きさは、メス32の先端傾斜面33の傾斜角度により定められる。シール部材1’は、反りを成形しなければ平坦状(平板状)に成形されるが、反りを成形することにより断面円弧状の立体形状に成形される。
That is, first, as shown in FIG. 1, the washer-shaped seal member 1 'is formed by cutting the cylindrical material S made of the above-described resin material by a knife cut. At this time, a rake angle θ is set for the
次いで、図2に示すように、反りを成形したシール部材1’をテーパー状の拡径冶具31を用いて拡径させながら円筒状に変形させて、ピストン21の装着溝22に嵌合する。このとき、反りの凹面5が外周側、凸面6が内周側を向くようにシール部材1’を円筒状に変形させ、この姿勢でシール部材1’をピストン21の装着溝22に嵌合する。装着溝22に嵌合されたシール部材1’はピストンシール1とされる。
Next, as shown in FIG. 2, the
図3に示すように、装着溝22に嵌合されたピストンシール1において、反りの凹面5は外周側(図では左側)を向いているので、その両端に形成される尖端部も同じく外周側を向き、よってこの尖端部によりシリンダ23の内周面に密接するシールリップ7,8がピストンシール1の両端部にそれぞれ成形される。
As shown in FIG. 3, in the
尚、当該実施例においても、ピストンシール1の組付に際して、テーパー状の拡径冶具31を用いてワッシャ状シール部材1’をその内径端部を支点として全周に亙って軸方向一方に倒し、次いで内径端部を拡径して円筒状とし、次いでこの円筒状としたシール部材1’をピストン21の装着溝22に送り込んで嵌合させることは従来技術と同様であり、また組付を完了したピストンシール1において、ワッシャ状シール部材1’の内径端部により形成される軸方向一方の端部2には収縮(縮径)方向の復元力P1が作用し、ワッシャ状シール部材1’の外径端部により形成される軸方向他方の端部3には拡張(拡径)方向の復元力P2が作用することも同様である。当該実施例ではこれらに加えて、シール部材1’に反りが設定され、かつ径方向外方へ向けて突出するシールリップ7,8が形成されて、この分、シリンダ23に対する密接度が高められるので、シール性能を向上させることができる。反りは、その反発力を利用してシールリップ7,8をシリンダ23の内周面に強く密接させることになる。
Also in this embodiment, when the
また、上記したようにワッシャ状シール部材1’の内径端部により形成される軸方向一方の端部2には収縮方向の復元力P1が作用するので、この軸方向一方の端部2に成形されるシールリップ7はその外径寸法φAが小さくなり易い。また、この軸方向一方の端部2は組付時における円筒状への変形過程で拡径されて肉厚が薄くなるので、これによってもシールリップ7は外径寸法が小さくなり易い。一方、ワッシャ状シール部材1’の外径端部により形成される軸方向他方の端部3には拡張方向の復元力P2が作用するので、この軸方向他方の端部3に成形されるシールリップ8はその外径寸法φBが大きくなり易い。したがってこれらを原因として、軸方向両端に成形されるシールリップ7,8には、図4(ア)に示すように、外径寸法に寸法差C(C=φB−φA)が発生し易く、このように寸法差Cが発生すると、シール作用に性能差が生じることが懸念される。
Further, since the restoring force P1 in the contraction direction acts on one
そこで、当該実施例では、図4(イ)に示すように、装着溝22の底面にテーパー状(円錐面状)の傾斜面24を設け、これにより軸方向両端のシールリップ7,8の外径寸法φA,φBが同一寸法(φA=φB)となるようにする。傾斜面24の傾斜の向きは、軸方向一方の端部2が装着される部位から軸方向他方の端部3が装着される部位へかけて溝深さが漸次深くなる形状とし、両部位における溝深さの差Dを上記外径寸法の寸法差Cと合致させる(C=D)。例えば上記外径寸法の寸法差Cが精査の結果、0.346mmと判明したときには、これに合わせて溝深さの差Dを0.346mmに設定する。このようにすると軸方向両端のシールリップ7,8に性能差が生じにくくなるので、この点からもシールの方向性をなくすことができる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 4 (a), a tapered (conical surface) inclined
また、本発明に係るピストンシールは、ピストン21に装着されてシリンダ23に摺動自在に密接するという機能からして、ピストン軸受と称されることもある。
Further, the piston seal according to the present invention is sometimes referred to as a piston bearing because of its function of being attached to the
1 ピストンシール
1’ シール部材
2 軸方向一方の端部
3 軸方向他方の端部
4 シール部
5 反りの凹面
6 反りの凸面
7,8 シールリップ
21 ピストン
22 装着溝
23 シリンダ
24 テーパー状傾斜面
31 拡径冶具
32 メス
33 先端傾斜面
S 円筒状素材
DESCRIPTION OF
Claims (3)
当該ピストンシール(1)の軸方向両端部にそれぞれ前記シリンダ(23)の内周面に密接するシールリップ(7)(8)を成形したことを特徴とするピストンシール。 A piston seal (1) mounted in an annular mounting groove (22) provided on the outer peripheral surface of the piston (21) and slidably in close contact with the inner peripheral surface of the cylinder (23),
A piston seal characterized in that seal lips (7) and (8) that are in close contact with the inner peripheral surface of the cylinder (23) are formed at both axial ends of the piston seal (1).
前記メスカットに用いるメス(32)に設定するすくい角(θ)を利用して前記ワッシャ状シール部材(1’)に断面円弧状の反りを成形し、前記反りの凹面(5)が外周側を向くように前記シール部材(1’)を円筒状に変形させ、前記装着溝(22)に装着された状態の前記シール部材(1’)にはその軸方向両端部にそれぞれ前記シリンダ(23)の内周面に密接するシールリップ(7)(8)を成形したことを特徴とするピストンシール。 A piston seal (1) mounted in an annular mounting groove (22) provided on the outer peripheral surface of the piston (21) and slidably in close contact with the inner peripheral surface of the cylinder (23), comprising a cylindrical material (S ) With a knife cut to form a washer-like seal member (1 ′), and the seal member (1 ′) is deformed into a cylindrical shape while being expanded with a diameter-enlarging jig (31), thereby the mounting groove (22). In the piston seal (1) fitted to
The washer-like seal member (1 ′) is formed with a circular arc-shaped warp by using a rake angle (θ) set in the knife (32) used for the knife cut, and the concave surface (5) of the warp has an outer peripheral side. The seal member (1 ′) is deformed into a cylindrical shape so as to face, and the cylinder (23) is disposed at both ends in the axial direction of the seal member (1 ′) mounted in the mounting groove (22). A piston seal characterized in that a seal lip (7) (8) is formed in close contact with the inner peripheral surface of the piston seal.
軸方向両端のシールリップ(7)(8)の外径寸法が同一または近似するように装着溝(22)の底面にテーパー状の傾斜面(24)を設けたことを特徴とするピストンシール。 The piston seal according to claim 1 or 2,
A piston seal characterized in that a tapered inclined surface (24) is provided on the bottom surface of the mounting groove (22) so that the outer diameter dimensions of the seal lips (7) and (8) at both axial ends are the same or approximate.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090512 |