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专利复审委员会：在产品的结构特征是用数学公式及参数取值范围来确定时，判断新颖性、创造性的关键在于已有技术中是否公开了具有可满足该数学公式及参数范围的结构形状的产品

----以“活塞裙面类椭圆横向型线的设计制造方法”专利权无效案为例

摘要

本文以“活塞裙面类椭圆横向型线的设计制造方法”专利权无效案为例，揭示了当产品的形状是采用数学公式及参数取值范围来确定时，该如何确定相关技术方案的限定边界。

关键词：专利权无效无效宣告请求复审委员会无效决定无效案例无效理由新颖性创造性方法专利活塞

一、复审委员会无效决定要点

1、在一项产品权利要求中，产品的技术方案通常是用其结构特征加以限制的。在本案涉及的专利权利要求中，产品的形状则是采用数学公式及参数取值范围来确定的。因此，判断该权利要求的新颖性、创造性的关键在于已有技术中是否公开了具有可满足该数学公式及参数范围的活塞裙部横向型线形状的活塞。

2、当权利要求中以某一个公式定义一件产品，则该公式中各个变量之间的关系与各个变量所对应的物理涵意是该权利要求所包括的内容。而其中某参数是通过何方法获得，例如是通过试验方法或是通过经验公式或是通过力学公式来确定则已经超出了对该权利要求解释的范围。

3、要求保护的数值范围中含有已知的一个数值时，该要求保护的数值范围不具有新颖性。

4、专利法所保护的是一种技术方案，作为一种机械产品，其技术方案是由其结构特征及其连接特征确定的。因此，对于具有相同结构特征的产品，无论是通过经验获得的、还是通过力学计算推导得出的，都属于相同的技术方案。

5、对于在权利要求中引入一个数值范围的修改，只有该范围的两个端值在原说明书和权利要求书中确实加以公开，才是容许的。

二、专利权无效宣告请求的基本案情

一）涉案专利基本情况

本无效宣告请求涉及的是名称为“活塞裙面类椭圆横向型线的设计制造方法”的发明专利。

涉案专利授权公告的权利要求为：

“1、一种往复式内燃机（压缩机）活塞的裙面横向形状为二次近似类圆规律：Δα=G/4((1-cos2α)+β/25(1-cos4α）），其特征是β＝1～6。

2、一种往复式内燃机（压缩机）活塞，其特征是裙面横向形状符合准均压类椭圆规律：Δα=G/4((1-cos2α)—β/25(1-cos4α））。

3、根据权利要求2所述之活塞裙面横向形状，其特征是β＝1～6。

4、一种利用曲柄-连杆机构调控刀具（工件架座）切入量以加工活塞横向外形的方法，其特征在于选定适当连杆长度：

a、曲柄半径R＝连杆长度L,以加工一次近似类椭圆形状；

b、连杆长度L=6.25R/β以加工二次近似或准均压类椭圆形状。

5、根据权利要求4之加工方法，其特征是连杆为套装双偏心盘的结构形式以实现连杆长度L的改变。

6、一种利用权利要求4、5所述方法之机（车、磨）床，其特征在于横向进给装置采用或加用定长曲柄-定（变）长连杆机构调控切入量以制造横截面为类椭圆形之工件（活塞、靠模）。”

二）专利权无效的提起

（一）第一次专利权无效宣告请求

武汉汽车配件厂（下称请求人1）向专利局专利复审委员会提出宣告上述专利权权利要求1、2无效的请求。请求人无效宣告请求的理由是：该两项权利要求不具备专利法第22条规定的新颖性。所提交的证据为：

1、中国农业机械出版社1981年8月出版的《内燃机设计》（下称对比文件1）；

2、武汉汽车活塞、活塞环、轴瓦研究所出版的《活塞、活塞环、气缸套、轴瓦经验交流》1986年第1期（下称对比文件2）；

3、《内燃机工程》1986年第2期（下称对比文件3）。

（二）第二次专利权无效宣告请求

同时，石家庄内燃机配件总厂（下称请求人2）也向专利复审委员会提出宣告上述专利权权利要求1、2、3无效的请求。请求的理由是该专利不具备新颖性、创造性。所提交的证据为：

1、武汉汽车活塞、活塞环、轴瓦研究所出版的《活塞、活塞环、气缸套、轴瓦经验交流》1986年第1期（即上述对比文件2）

2、《内燃机工程》1986年第2期（即上述对比文件3）

3、《国外内燃机》2-3合刊（下称对比文件4）

4、《拖拉机》（下称对比文件5）

5、武汉汽车活塞、活塞环、轴瓦研究所出版的《活塞、活塞环、气缸套、轴瓦经验交流》1987年第2期（下称对比文件6）。

三）专利权人的意见陈述

针对上述两无效请求人提出的无效请求理由及其证据，专利权人向复审委员会提交了意见陈述书，同时，专利权人还提交了如下附件：

附件1：对日技术座谈KA207活塞制造技术总结（下称附件1）；

附件2：《汽车工程》1980年第2期“汽车发动机活塞裙部的外形型面（一）”一文（下称附件2）；

附件3：《内燃机制造技术》1989年2.3 期，“活塞裙面横向型线的曲率补偿问题”一文（下称附件3）；

附件4：《90年代内燃机》（1992年1月编）一书节录（下称附件4）；

附件5：《国外内燃机》1976年第5期（下称附件5）。

四）请求人补充的证据

请求人2再次陈述意见并补充了如下三份证据：

证据1：长春汽车研究所1995年9月15日出具的证明材料及附图（下称证据1）；

证据2：天津动力机厂研究所1995年10月18日出具的证明材料及附图（下称证据2）；

证据3：北内集团总公司1995年10月17日出具的证明材料及附图（下称证据3）。

五）专利权人的第2次意见陈述

专利权人提交意见陈述书，其中提出，必要时，可以考虑对权利要求1、3的具体数字作适当修订。然而，在此后的意见陈述中专利权人不但没有提交主动修改文本而且没有提及修改事宜。

之后，专利权人再次提交意见陈述书，其中再次提出，“对权项1及3的β值保护范围，法律准许，本人也愿意主动或被动修改，但这需在无效宣告请求对有关对比材料提供切实可靠原始证据并为法律认可后再办理。”

六）请求人的意见陈述

针对专利权人的上述意见，请求人提交了意见陈述书。同时，请求人提出举行口头审理的请求。

七）专利权人补充的意见陈述及证据

专利权人再次陈述意见，并提交了三份证据（证据L、M、N）：

证据L：“活塞裙面形状研究”立题论证会会议纪要（下称附件6）；

证据M：摩托车发动机原理与设计（下称附件7）；

证据N：活塞、活塞环、气缸套、轴瓦经验交流（下称附件8）。

专利权人随口头审理回执又补充了一份证据，即证据P（取自1984年第4期《经验交流》）（下称附件9）。

请求人1提交了口头审理回执并同时提交了三份证据如下： 1、杭州汽车柴油机研究所出具的、关于武汉汽车配件厂斯太尔活塞的情况说明（下称证据4）；2、斯太尔WD61560030016活塞分析报告（下称证据5）；3、关于CA6110柴油机活塞二次椭圆曲线的说明（下称证据6）。之后，请求人1又提交了一份意见陈述书及三份证据：1、长春汽车研究所说明（下称证据7）；2、杭州汽车柴油机研究所证明（同证据4）；3、斯太尔活塞样品分析报告（同证据5）。
请求人2提交了口头审理回执。

三、无效宣告的口头审理

本案审理过程中，合议组举行了口头审理。双方当事人均出席了口头审理。在口头审理中，双方当事人对于对方所提证据本身的真伪性均无异议。辩论的重点在于证据所反映出的内容是否影响本专利的新颖性及创造性。

口头审理后，专利权人又提交了书面意见陈述，其中声明：放弃原权利要求1，将原权利要求2、3合并为新的独立权利要求为：

“1、一种往复式内燃机（压缩机）活塞，其裙面横向形状符合准均压类椭圆规律：Δα=G/4((1-cos2α)—β/25(1-cos4α）），其特征是β＝1～5。”

同时，专利权人注明：“特征值也可考虑用2.5∠β∠5，这点以保证本专利有效的前提下，请专利复审委员会掌握决定。”。但是，根据《审查指南》，对于在权利要求中引入一个数值范围的修改，只有该范围的两个端值在原说明书和权利要求书中确实加以公开，才是容许的。然而，事实上，在授权公告的权利要求书、乃至说明书中，仅仅提到了β＝1～6。除此之外没有公开任何其他的端点。因而对该数值范围已经不存在任何修改的余地。特别是，考虑到该文本是在口审之后提交的，因而合议组不接受该修改本，本决定将仍将以口头审理中双方辩论所依据的授权的权利要求为依据。

遂后，复审委员会根据各方陈述情况及口审的情况可作出无效宣告请求决定。

四、专利权无效宣告的决定

由于2次专利权无效宣告请求所涉及的范围是权利要求1、2、3，因此，复审委员会只针对权利要求1-3作出评述。

经口头审理，专利复审委员会针对该专利权作出了维持部分专利权有效的的无效宣告决定，具体内容如下：宣告该发明专利的权利要求1、2、3无效。该专利在原权利要求4、5、6的基础上维持有效。

五、专利权无效决定的理由

由于专利权无效宣告请求仅涉及权利要求1、2、3，因此，本案的无效决定仅判断上述三项权利要求。

1、关于权利要求1的新颖性、创造性

权利要求1涉及的是内燃机活塞裙面的形状。该活塞的横向截面为一近似类圆，对该近似类圆的限定是通过一个以活塞圆的径向缩减量Δα为因变量，以与椭圆长轴之间的夹角α为自变量的函数关系式限定的，在该数学式中，还涉及到椭圆度G和修正系数。其中，椭圆度G为假想椭圆的长径与短径之差，修正系数β的取值范围为1～6。

本发明的目的在于，“提出均压横向型线规律概念，推论出准均压型线规律及其β值的简便推求方法，免除了凭经验选用该值的困难。”

对比文件1为内燃机设计教材，在第306页介绍了活塞裙部横向型线的设计公式，该公式为：eθ=（D-d）/4((1-cos2θ)+β/25(1-cos4θ））

其中：

eθ：在θ角处，活塞裙部横截面径向缩减量；

D-d：假想的椭圆长径与短径之差，即椭圆度；

θ：活塞上任一位置与椭圆长轴之间的夹角；

β：修正系数。

此外，文中还谈到β一般为正的系数，视结构需要而定并例举了某国外135X140车用柴油机的β值为1.78。

对比文件2中给出了活塞裙部椭圆度的设计公式为：eθ=（D-d）/4((1-cos2θ)+A(1-cos4θ）），其中，A为修正值，某柴油机的取值为A=0.0712。对于90cm3（排量）以下的汽油机，可算出A=0.15～0.3（相当于β＝3.75～7.5）。

此外，专利权人提交的附件2（1980年第2期《汽车工程》）中公开了专利权人在该专利申请日前发表的一篇论文，其中涉及到活塞裙部椭圆度的设计公式为：

Δ=2PR3/9πEI((1-cos2α)+β/25(1-cos4α））＝（D-d）/4((1-cos2α)+β/25(1-cos4α））＝G/4((1-cos2α)+β/25(1-cos4α））

其中：

P：裙部受到的侧向力；

R：气缸半径；

E：活塞裙部材料的弹性模数。

在一项产品权利要求中，产品的技术方案通常是用其结构特征加以限制的。在该专利权利要求1中，产品的形状是采用数学公式及参数取值范围来确定的。因此，判断该权利要求的新颖性、创造性的关键在于已有技术中是否公开了具有这种活塞裙部横向型线形状的活塞。

在对比文件1、2及附件2均为公开于本专利申请日前的公开出版物，涉及的均为内燃机活塞裙部横向型线的确定。其中既给出了设计公式也提到了修正系数的选择。

第一、关于设计公式

从上述公开出版物中可以看出，权利要求1中所限定的设计公式已经分别在对比文件1、2及申请日前公开出版的论文中公开。公式中，除个别字母表示不同，如对比文件1、2中的eθ对应于Δα；（D-d）对应于G；θ对应于α，此外，对比文件2中的修正系数A对应于β/25，除此之外，其余均与权利要求1中的设计公式相同。

专利权人承认，就上述公开出版物中所公开的公式中各个符号所指代的物理含义，与本专利是相同的。但是，专利权人强调，对比文件1、2与本专利的差别在于，对比文件没有公开确定这些参数的方法，因而不能体现出参数e、θ与活塞结构设计参数（材料性能、活塞结构、所受负荷）的关系。
对此，需要指出的是，判断一项权利要求的新颖性、创造性，是以其权利要求的内容为准。在权利要求中，是以某公式来限定产品的形状。因此，该公式中各个变量之间的关系与各个变量所对应的物理涵意是该权利要求所包括的内容。而其中某参数是通过何方法获得，例如是通过试验方法或是通过经验公式或是通过力学公式来确定则已经超出了对该权利要求解释的范围。因此，专利权人所强调的与对比文件的差别并未体现在其权利要求1中，因而，该争辩与判断本权利要求的新颖性、创造性无关。另一方面，专利权人所强调的上述差别，事实上也已经在申请日前公开了。从专利权人提交的附件2中可以看出，专利权人在这篇发表在其专利申请日前的论文中的确描述了假想椭圆度G与材料性能（E）、活塞结构参数（R、I）及所受负荷（P）之间的关系，由此使其公式中的函变量Δ与参变量θ之间的函数关系受到了活塞材料性能、活塞结构参数及所受负荷等参数的影响。
根据专利法之规定：专利申请日前的所有公开出版物均属于影响该专利新颖性、创造性的已有技术的一部分。因此，即便考虑将该差别解释到权利要求中，该差别也已经属于已知的内容。

第二、关于β值的取值范围

在对比文件1中，虽然没有给出取值范围，但是，给出的一个实施例中的β值为1.78。该数值落入该权利要求1所给出的1～6的范围内。根据《审查指南》的规定，要求保护的数值范围中含有已知的一个数值时，该要求保护的数值范围不具有新颖性。

同样，对比文件2中也公开了权利要求1中的公式以及A＝A=0.15～0.3（相当于β＝3.75～7.5）的数值范围。根据《审查指南》的规定，要求保护的数值范围与已知较宽数值范围有共同的一个端点，或者部分重叠，则所要求保护的数值范围无新颖性。

因此，无论根据对比文件1或是对比文件2，权利要求1都不具备专利法规定的新颖性。显然，也不具备专利法规定的创造性。

2、关于权利要求2的新颖性、创造性

权利要求2是用另一条函数式限定活塞裙部的横向型线，即：Δα=G/4((1-cos2α)—β/25(1-cos4α））。

对比文件3涉及的是活塞的椭圆公式及修正系数的确定，其公式为：Δ=G/4((1-cos2α)—k(1-cos4α））。

其中，各个变量的物理含义与权利要求2给出的公式中的变量含义相同。唯一的差别是修正系数的表示方式不同，权利要求2采用β/25，对比文件3则采用k表示修正系数。

对此，专利权人强调：第一、尽管对比文件中公开了该公式，但由于该文中说明K值可取正值也可取负值，因而并未特别指出K值取正值所具有的优点。第二、对比文件对K的取值范围没有限制，理论上可从正无穷到负无穷。
合议组认为，对比文件所公开的公式已经十分清楚地披露了权利要求2所限定的全部技术内容。特别是，在其第29页中还提到，“这里所分析的20/27柴油机和PA6280柴油机活塞裙采用的都是双椭圆规律，并且其修正系数K都大于零（相当于θ∠0.5）。这是因为在一定的椭圆度下，k大于零能增大贴合面积，…”。因此，对于专利权人强调对比文件没有给出有关对应于k大于零的公式的足够的启示的主张，合议组不予以支持。至于取值范围，由于权利要求2没有涉及取值范围，因而该争辩对于评价权利要求的新颖性、创造性无关。

因此，与对比文件3相比，权利要求2不具备新颖性、创造性。

3、关于权利要求3的新颖性、创造性

权利要求3是权利要求2的从属权利要求。其中限定了修正值β的取值范围为1～6。

在对比文件3中第24页表1、表2中列举了对法国PA6280活塞实测数据，在第28页表6、7中列举了西德MAN20 、27柴油机上两种活塞裙部横界面计算值和图纸数据。

根据上述数据及公式k=(1-cos2α—4Δ/G）/(1-cos4α）可推算出：

1）表1、2 k ≈0.186 β=25k=4.65

2）表6 k=0.225 β=25k=5.625

3）表7 k=0.2 β=25k=5

从上述数据可见，从申请日前公开的教科书中所公开的内容直接推导出的修正值均落入权利要求3所限定的取值范围内。

专利权人认为，尽管在若干对比文件中均公开了修正系数值，但这些数据是不可靠的。专利权人特别指出了在对比文件4、5中，对相同型号（寇明斯V6-200）的活塞两文件中给出的修正值分别为1/2.25和0.45，对应的β值分别为1.25和1.39。因而，该数据是不可靠的。专利权人认为，“鉴于证据F（对比文件1）、G（对比文件2）、I（对比文件4）、J（对比文件5）所列数据本身未经过严格核证，不能视为相应活塞型线的详准数据，当然就无法依之展扩推出经验数据范围！”

对此，合议组认为，首先，专利权人所提出的矛盾之处并非针对对比文件3，因而以对比文件3作为对比文件进行评述，不存在上述问题。其次，需要指出，由于对比文件4、5中所给出的是实测数据，考虑到测量误差等因素，每次测量数据不可能完全重复。这在工程计算上是完全可以想象的。这种数据上的细微差别并不能排除作为专业杂志对于本领域技术人员的指导权威。问题的关键在于，专利法所保护的是一种技术方案，作为一种机械产品，其技术方案是由其结构特征及其连接特征确定的。因此，对于具有相同结构特征的产品，无论是通过经验获得的、还是通过力学计算推导得出的，都属于相同的技术方案。该专利权利要求1、2、3均以公式及数值范围限定产品的结构，这只是描述结构特征的一种特殊的表示方法，并未改变该技术方案只是一种产品的结构的本质。因此，在对比文件中已经公开了相应的公式及若干组落入了权利要求3的取值范围的已知数据的前提下，根据前面已经提到的审查指南的有关规定，权利要求3不具备新颖性。

六、点评

通常情况下，产品的技术方案通常是用其结构特征加以限制的。但是，本案却是一个例外，在本案涉及的专利权利要求中，产品的形状则是采用数学公式及参数取值范围来确定的。此种情形下，如果判断权利要求的新颖性、创造性自然也有其特殊的地方。这一点应当引起我们足够的重视。

在一项权利要求记载的技术方案中，当产品的形状是采用数学公式及参数取值范围来确定/限定时，判断该权利要求的新颖性、创造性的关键在于已有技术中是否公开了具有可满足该数学公式及参数范围的部件结构形状的产品；如本案中，判断权利要求1是否具有新颖性和创造性的关键在于已有技术中是否公开了具有可满足该数学公式及参数范围的活塞裙部横向型线形状的活塞。

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如何判断权利要求的新颖性和创造性？