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技術 車両のルーフパネル構造

出願人 いすゞ自動車株式会社
発明者 石神健夫
出願日 2013年10月29日 (7年1ヶ月経過) 出願番号 2013-224182
公開日 2015年5月7日 (5年7ヶ月経過) 公開番号 2015-085746
状態 未査定
技術分野 車両用車体構造
主要キーワード 効力係数 水抜き溝 前傾斜 空気抗力係数 内回り 後傾斜角度 強制変位 逆ハット形状
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年5月7日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

走行風ルーフパネルの表面との間に発生する抵抗を低減することが可能な車両のルーフパネル構造を提供する。

課題解決手段

車両2のルーフパネル構造1は、ルーフパネル4とルーフボウリンフォース7とを備える。ルーフパネル4にはパネル上面17の車幅方向の略全域に亘って車幅方向に延びる凹部19が曲折形成される。凹部19は、後斜め下方に延びる前傾斜面20と前斜め下方に延びる後傾斜面21とを有し、前傾斜面20の下縁と後傾斜面21の下縁とが連続する略V状であり、凹部19の深さはルーフボウリンフォース7の下端よりも下方に突出しないように設定される。ルーフパネル4には、凹部19の車幅方向の両端から車両前方に延びてパネル上面17よりも下方に凹む左右の水抜き溝23が曲折形成される。ルーフボウリンフォース7は、車幅方向の略全域に亘って延び、パネル下面18に固定される。

概要

背景

特許文献1には、車両前後方向の全域にわたって後面視で上凸の緩円弧形状に形成されたルーフ基本形状と、車幅方向の中央部の所定幅においてルーフ基本形状より低い位置に形成されたルーフ後方中央凹部と、ルーフ後方中央凹部の高さに略一致するリヤハッチ中央凹部とを備えた車体後部構造が記載されている。ルーフ後方中央凹部はその前端部から後方に向けて下降するように形成され、ルーフ後方中央凹部およびリヤハッチ中央凹部はその車幅方向中心部が両側より低くなるように後面視で略V字状に形成されている。この構造は、ルーフ後方中央凹部およびリヤハッチ中央凹部により中心流を強くすることができるので、両ルーフサイド後方に発生する内回りの一対の渦を低減して、空気抗力係数Cdの低減を図ることを目的としている。

概要

走行風ルーフパネルの表面との間に発生する抵抗を低減することが可能な車両のルーフパネル構造を提供する。車両2のルーフパネル構造1は、ルーフパネル4とルーフボウリンフォース7とを備える。ルーフパネル4にはパネル上面17の車幅方向の略全域に亘って車幅方向に延びる凹部19が曲折形成される。凹部19は、後斜め下方に延びる前傾斜面20と前斜め下方に延びる後傾斜面21とを有し、前傾斜面20の下縁と後傾斜面21の下縁とが連続する略V状であり、凹部19の深さはルーフボウリンフォース7の下端よりも下方に突出しないように設定される。ルーフパネル4には、凹部19の車幅方向の両端から車両前方に延びてパネル上面17よりも下方に凹む左右の水抜き溝23が曲折形成される。ルーフボウリンフォース7は、車幅方向の略全域に亘って延び、パネル下面18に固定される。

目的

特開2007−15416号公報






特許文献1に記載の構造は、ルーフ後方中央凹部とリヤハッチ中央凹部とを設けることによって、両ルーフサイド後方に発生する内回りの一対の渦を低減して空気効力係数Cdの低減を図ることを目的とした

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

外部に露出するパネル上面を有し、車室の上部を区画するルーフパネルを備え、前記ルーフパネルには、前記パネル上面の車幅方向の略全域に亘って車幅方向に延びて下方に凹む凹部が曲折形成され、前記凹部は、前記パネル上面から後斜め下方に直線状に延びる前傾斜面と、該前傾斜面の後方で前記パネル上面から前斜め下方に直線状に延びる後傾斜面とを有し、前記前傾斜面の下縁と前記後傾斜面の下縁とが連続する略V状であることを特徴とする車両のルーフパネル構造

請求項2

請求項1に記載の車両のルーフパネル構造であって、前記パネル上面の裏面となるパネル下面の車幅方向の略全域に亘って車幅方向に延び、前記パネル下面に固定されて前記ルーフパネルを補強するリンフォースを備え、前記凹部は、前記リンフォースの下端よりも下方に突出しない深さに設定されていることを特徴とする車両のルーフパネル構造。

請求項3

請求項1又は請求項2に記載の車両のルーフパネル構造であって、前記ルーフパネルには、前記凹部の車幅方向の両端の少なくとも一方の端部から車両前方又は車両後方の少なくとも一方に延び、前記パネル上面よりも下方に凹む水抜き溝が曲折形成され、前記凹部内の水は、前記水抜き溝を介して前記パネル上面へ流出することを特徴とする車両のルーフパネル構造。

技術分野

0001

本発明は、車両のルーフパネル構造に関する。

背景技術

0002

特許文献1には、車両前後方向の全域にわたって後面視で上凸の緩円弧形状に形成されたルーフ基本形状と、車幅方向の中央部の所定幅においてルーフ基本形状より低い位置に形成されたルーフ後方中央凹部と、ルーフ後方中央凹部の高さに略一致するリヤハッチ中央凹部とを備えた車体後部構造が記載されている。ルーフ後方中央凹部はその前端部から後方に向けて下降するように形成され、ルーフ後方中央凹部およびリヤハッチ中央凹部はその車幅方向中心部が両側より低くなるように後面視で略V字状に形成されている。この構造は、ルーフ後方中央凹部およびリヤハッチ中央凹部により中心流を強くすることができるので、両ルーフサイド後方に発生する内回りの一対の渦を低減して、空気抗力係数Cdの低減を図ることを目的としている。

先行技術

0003

特開2007−15416号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1に記載の構造は、ルーフ後方中央凹部とリヤハッチ中央凹部とを設けることによって、両ルーフサイド後方に発生する内回りの一対の渦を低減して空気効力係数Cdの低減を図ることを目的としたものであり、車両走行中にルーフパネルの表面上を車両後方へ流れる走行風(空気)とルーフパネルの表面との間に発生する抵抗の低減を目的としたものではない。

0005

そこで、本発明は、走行風とルーフパネルの表面との間に発生する抵抗を低減することが可能な車両のルーフパネル構造の提供を目的とする。

課題を解決するための手段

0006

上記目的を達成するため、本発明の車両のルーフパネル構造は、ルーフパネルを備える。ルーフパネルは、外部に露出するパネル上面を有し、車室の上部を区画する。ルーフパネルには、パネル上面の車幅方向の略全域に亘って車幅方向に延びて下方に凹む凹部が曲折形成される。凹部は、パネル上面から後斜め下方に直線状に延びる前傾斜面と、前傾斜面の後方でパネル上面から前斜め下方に直線状に延びる後傾斜面とを有し、前傾斜面の下縁と後傾斜面の下縁とが連続する略V状である。

0007

上記構成では、ルーフパネルのパネル上面は、車幅方向の略全域に亘って車幅方向に延びる凹部によって、凹部よりも車両前方(以下、単に前方と称する)の前領域と、凹部よりも車両後方(以下、単に後方と称する)の後領域とに分割され、車両の走行中にパネル上面の上方を前方から後方へ向かう走行風は、凹部の上方又は内部を通過して後領域側へ流れる。すなわち、後領域の上方の走行風の空気層は、概念上、凹部の上方を通過した空気層(上空気層)と凹部の内部を通過した薄い空気層(下空気層)とに大別され、下空気層は上空気層とパネル上面との間に介在する。この下空気層は、例えば摺動面上で移動体を円滑に移動させるために移動体と摺動面との間に供給される潤滑油のように、走行風(上空気層)とパネル上面との抵抗を低減させる機能を有し、凹部は、例えば摺動面に形成される潤滑油溜まりのように、下空気層をパネル上面の後領域上へ供給する機能を果たす。

0008

従って、車両の走行中にパネル上面上を流れる走行風とパネル上面との間に発生する抵抗を凹部によって好適に低減することができる。

0009

また、ルーフパネルには凹部の断面二次モーメントが付加されるので、ルーフパネルの車幅方向の圧縮強度が高まり、車両上方からの荷重に対するルーフパネルの強度を高めることができる。また、上方からの荷重の増大によってルーフパネルの変形が進み、凹部の深さが増すと、ルーフパネルに付加される断面二次モーメントも増大する。従って、ルーフパネルの強度を、上方からの荷重の増大に応じて高めることができる。

0010

また、上記車両のルーフパネル構造は、リンフォースを備えてもよい。リンフォースは、パネル上面の裏面となるパネル下面の車幅方向の略全域に亘って車幅方向に延び、パネル下面に固定されてルーフパネルを補強する。また、凹部はリンフォースの下端よりも下方に突出しない深さに設定されている。

0011

上記構成では、ルーフパネルのパネル下面に固定されるリンフォースの下端よりも凹部が下方に突出しないので、凹部によって車室が狭められてしまうことがなく、リンフォースに応じた車室内の高さを確保することができる。

0012

また、上記車両のルーフパネル構造は、ルーフパネルに、凹部の車幅方向の両端の少なくとも一方の端部から車両前方又は車両後方の少なくとも一方に延び、パネル上面よりも下方に凹む水抜き溝が曲折形成されてもよい。この場合、凹部内の水は水抜き溝を介してパネル上面へ流出する。

0013

上記構成では、降雨等によって凹部内に水が流入した場合であっても、凹部内の水が水抜き溝から排出されるので、凹部に水が貯留するのを確実に防止することができる。

発明の効果

0014

本発明によれば、走行風とルーフパネルの表面との間に発生する抵抗を低減することができる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の一実施形態に係わるルーフパネル構造を備えた乗用車の斜視図である。
図1の要部分解斜視図である。
図2のIII−III矢視断面図であり、(a)は断面の全体図、(b)は(a)の要部拡大図である。
図1の車両に上方から荷重が作用した状態を示す図である。
図2の水抜き溝の上面図である。
図5のVI−VI矢視断面図である。
図1のルーフパネル構造によるルーフパネルの強度向上効果を示すグラフである。

実施例

0016

以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、図中FRは車両前方を、図中UPは車両上方を、図中INは車幅方向内側をそれぞれ示している。また、以下の説明における前後方向は、車両の前後方向を意味し、左右方向は、車両前方を向いた状態での左右方向を意味する。

0017

図1及び図2に示すように、本実施形態のルーフパネル構造1を適用した車両2は、車幅方向の両側で前後方向に沿って延びる左右一対サイドパネル3と、車室8の上部を区画するルーフパネル4と、ルーフパネル4の下方に配置されて車幅方向に延びるフロントヘッダリンフォース5、リアヘッダリンフォース6及びルーフボウリンフォース7とを備える乗用車である。

0018

左右のサイドパネル3は、車室8の車幅方向両側部を区画する。左右のサイドパネル3は、同様の構成を有するため、以下では右側について説明し、左側についての説明を省略する。サイドパネル3は、車幅方向の外側に配置されるサイドアウタパネル11と、サイドアウタパネル11の車幅方向の内側に配置されるサイドインナパネル12と、サイドアウタパネル11及びサイドインナパネル12の間に挟まれてサイドパネル3を補強するピラーリンフォース13とを有する。

0019

ルーフパネル4は、外部に露出するパネル上面17と、パネル上面17の裏面となるパネル下面18とを有し、車幅方向の両端部が左右のサイドパネル3の車幅方向内側に溶接等により接合される。また、ルーフパネル4は、車幅方向略中央から車幅方向両端へ向けて高さが減少し且つ上方へ湾曲し、前後方向略中央から前後方向両端へ向けて高さが減少し且つ上方へ湾曲する。

0020

ルーフパネル4の前後方向略中央には、パネル上面17の車幅方向の略全域に亘って車幅方向に延びて下方に凹む凹部19が曲折形成される。図3(a)及び(b)に示すように、凹部19は、パネル上面17から後斜め下方に直線状に延びる前傾斜面20と、前傾斜面20の後方でパネル上面17から前斜め下方に直線状に延びる後傾斜面21とを有している。前傾斜面20の下縁と、後傾斜面21の下縁とは連続している。すなわち、凹部19は、後述する水抜き溝23と連続する両端部を除く車幅方向全域で略V状になる。

0021

ルーフパネル4に対する前傾斜面20の角度(前傾斜角度)θfは、14.8度以上20.8度以下(14.8≦θf≦20.8)の範囲内が好適である。また、ルーフパネル4に対する後傾斜面21の角度(後傾斜角度)θrは、10.2度以上16.2度以下(10.2≦θr≦16.2)の範囲内が好適である。また、前傾斜角度θf及び後傾斜角度θrは、前傾斜角度θfが後傾斜角度θrよりも大きく(θr<θf)、前傾斜角度θfと後傾斜角度θrとの比が約4:3である場合が好適である。本実施形態の前傾斜角度θfは17.8度(θf=17.8)であり、後傾斜角度θrは13.2度(θr=13.2)である。凹部19の深さdは、凹部19の下端が後述するルーフボウリンフォース7の膨出部34の下端とほぼ同じ高さになるように設定される。すなわち、凹部19の深さdは、ルーフボウリンフォース7の下端よりも下方に突出しないように設定される。本実施形態の深さdは17mmである。

0022

また、凹部19は、ルーフパネル4の車両前後方向の略中央に配置されるルーフボウリンフォース7の後方近傍に形成される。すなわち、凹部19はルーフパネル4の車両前後方向の中央近傍に配置される。なお、凹部19の位置はルーフパネル4の車両前後方向の中央に近い方が好適であるが、ルーフボウリンフォース7が補強部材としての機能上ルーフパネル4の車両前後方向の中央にある方が好ましいので、凹部19はルーフボウリンフォース7と干渉しない程度でルーフパネル4の車両前後方向の中央近傍に配置している。

0023

ルーフパネル4の左右には、水抜き溝23がそれぞれ曲折形成される。図5及び図6に示すように、右側の水抜き溝23の後端部は凹部19の右端部に連続し、左側の水抜き溝23の後端部は凹部19の左端部に連続している。左右の水抜き溝23は、凹部19の右端部又は左端部から前方に延び、パネル上面17よりも下方に凹んでいる。また、左右のそれぞれの水抜き溝23は、後端部から前端部に向けて下方に傾斜し、且つ後端部から前端部に向けて深さが減少するように形成される。

0024

フロントヘッダリンフォース5は、パネル下面18の前端で、車幅方向の略全域に亘って略同一幅で車幅方向に沿って延びる板状部材である。また、フロントヘッダリンフォース5は、前後方向の略中央部に下方に膨出する膨出部28が形成されており、断面が略逆ハット形状に形成されている。フロントヘッダリンフォース5の前端部には、前フランジ部29が一体的に形成され、フロントヘッダリンフォース5の後端部には、後フランジ部30が一体的に形成される。フロントヘッダリンフォース5の前フランジ部29及び後フランジ部30はパネル下面18に当接し、溶接等で固定され、フロントヘッダリンフォース5の車幅方向の両端部は左右のサイドインナパネル12の前部に溶接等で固定される。

0025

リアヘッダリンフォース6は、パネル下面18の後端で、車幅方向の略全域に亘って略同一幅で車幅方向に沿って延びる板状部材である。また、リアヘッダリンフォース6は、前後方向の略中央部に下方に膨出する膨出部31が形成されており、断面が略逆ハット形状に形成されている。リアヘッダリンフォース6の前端部には、前フランジ部32が一体的に形成され、リアヘッダリンフォース6の後端部には、後フランジ部33が一体的に形成される。リアヘッダリンフォース6の前フランジ部32及び後フランジ部33はパネル下面18に当接し、溶接等で固定され、リアヘッダリンフォース6の車幅方向の両端部は左右のサイドインナパネル12の後部に溶接等で固定される。

0026

ルーフボウリンフォース(リンフォース)7は、パネル下面18の前後方向の略中央であって凹部19の後方で、車幅方向の略全域に亘って略同一幅で車幅方向に沿って延びる板状部材である。また、ルーフボウリンフォース7は、前後方向の略中央部に下方に膨出する膨出部34が形成されており、断面が略逆ハット形状に形成されている。ルーフボウリンフォース7の前端部には、前フランジ部35が一体的に形成され、ルーフボウリンフォース7の後端部には、後フランジ部36が一体的に形成される。ルーフボウリンフォース7の前フランジ部35及び後フランジ部36はパネル下面18に当接し、溶接等で固定され、ルーフボウリンフォース7の車幅方向の両端部は左右のサイドインナパネル12の前後方向略中央に溶接等で固定される。

0027

フロントヘッダリンフォース5、リアヘッダリンフォース6及びルーフボウリンフォース7は、パネル下面18に固定されることで、ルーフパネル4を補強し、ルーフパネル4の面剛性を高めている。

0028

本実施形態では、ルーフパネル4のパネル上面17には、前傾斜角度θfが17.8度であり、後傾斜角度θrが13.2度である略V上の凹部19が車幅方向の略全域に亘って車幅方向に延びており、パネル上面17は、凹部19よりも車両前方(以下、単に前方と称する)の前領域37と、凹部19よりも車両後方(以下、単に後方と称する)の後領域38とに分割され、車両2の走行中にパネル上面17の上方を前方から後方へ向かう走行風(図3(a)中に一点鎖線40の矢印で示す)は、凹部19の上方又は内部を通過して後領域38側へ流れる。すなわち、後領域38の上方の走行風の空気層は、概念上、凹部19の上方を通過した空気層(上空気層25)と凹部19の内部を通過した薄い空気層(下空気層26)とに大別され、下空気層26は上空気層25とパネル上面17との間に介在する(上空気層25と下空気層26との境界二点鎖線39で図3(a)中に示す)。この下空気層26は、例えば摺動面上で移動体を円滑に移動させるために移動体と摺動面との間に供給される潤滑油のように、走行風(上空気層25)とパネル上面17との抵抗を低減させる機能を有し、凹部19は、例えば摺動面に形成される潤滑油溜まりのように、下空気層26をパネル上面17の後領域38上へ供給する機能を果たし、凹部19が形成されていないパネル上面に比べて、車両2の空気抵抗が約25.8%低減する。

0029

このように、車両2の走行中にパネル上面17上を流れる走行風とパネル上面17との間に発生する抵抗を凹部19によって好適に低減することができる。

0030

なお、上述した空気抵抗の低減効果に関し、凹部19の前傾斜角度θfが本実施形態の角度(θf=17.8)の±3度(すなわち、14.8≦θf≦20.8)の範囲内であり、後傾斜角度θrが本実施形態の角度(θr=13.2)の±3度(すなわち、10.2≦θr≦16.2)の範囲内であり、前傾斜角度θfが後傾斜角度θrよりも大きく(θr<θf)、前傾斜角度θfと後傾斜角度θrの比が約4:3であれば、凹部19が上記と同様に機能する。

0031

また、ルーフパネル4には凹部19の断面二次モーメントが付加されるので、ルーフパネル4の車幅方向の圧縮強度が高まり、車両上方からの荷重に対するルーフパネル4の強度を高めることができる。また、上方からの荷重の増大によってルーフパネル4の変形が進み(変形が進んだルーフパネル4を図4中二点鎖線で示す)、凹部19の深さが増すと、ルーフパネル4に付加される断面二次モーメントも増大する。従って、ルーフパネル4の強度を、上方からの荷重の増大に応じて高めることができる。

0032

ここで、凹部19によるルーフパネル4の強度向上効果を、図7を参照して詳しく説明する。

0033

図7は、ルーフパネル4に凹部19を曲折形成した場合(図中実線で示す)とルーフパネル4に凹部19を曲折形成していない場合(図中点線で示す)とのそれぞれにおいて、車両1に備えられたルーフパネル4を1秒間に1mm(1mm/sec)の速度で下方向へ強制的に変位させ、ルーフパネル4の抗力を測定した結果である。図7から分かるように、ルーフパネル4に凹部19を曲折形成していない場合に比べ、凹部19を曲折形成している場合には、ルーフパネル4の抗力が大きくなっている。具体的には、ルーフパネル4の強度が約3.2%向上する。特に、下方向強制変位が進むほど、ルーフパネル4に凹部19を曲折形成していない場合に比べ、凹部19を曲折形成している場合には、ルーフパネル4の抗力が大きくなっているのが分かる。

0034

また、凹部19の下端は、ルーフパネル4のパネル下面18に固定されるルーフボウリンフォース7の膨出部34の下端とほぼ同じ高さである。このため、凹部19によって車室8が狭められてしまうことがなく、ルーフボウリンフォース7に応じた車室8内の高さ(図3(a)中に二点鎖線41で示す)を確保することができる。

0035

また、降雨等によって凹部19内に水が流入した場合であっても、凹部19内の水が水抜き溝23からパネル上面17に排出されるので、凹部19に水が貯留するのを確実に防止することができる。

0036

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

0037

例えば、前傾斜面20とパネル上面17との境界部分や後傾斜面21とパネル上面17との境界部分は湾曲面であってもよく、前傾斜面20と後傾斜面21との境界部分も、湾曲面であってもよい。

0038

また、上記実施形態では、凹部19をパネル上面17の車幅方向の略全域に亘って車幅方向に延びるように単数形成しているが、凹部19は複数形成してもよい。凹部19を複数形成する場合、複数の凹部19は、それぞれが上記実施形態と同様に車幅方向に延び、前後方向に並ぶようにルーフパネル4に形成される。

0039

また、本実施形態ではルーフパネル構造2を乗用車のルーフパネル4に適用したが、トラックのルーフパネルに適用してもよい。

0040

本発明は、車両のルーフパネル構造として広く適用可能である。

0041

1:ルーフパネル構造
2:車両
3:サイドパネル
4:ルーフパネル
7:ルーフボウリンフォース(リンフォース)
17:パネル上面
18:パネル下面
19:凹部
20:前傾斜面
21:後傾斜面
23:水抜き溝

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