机械领域发明专利申请文件的探讨

杜 雄

（上海机床厂有限公司 上海 200093）

“专利制度是给智慧之火添加利益之油”，这句名言来自美国第十六任总统、发明人林肯，它精辟地揭示了专利制度的内涵[1]。《中华人民共和国专利法》（以下简称专利法）自1985年4月1日执行以来，经过了多次修正，它保护了专利权人合法利益，鼓励人们发明创造，进行技术创新，大大促进了科学技术进步和经济社会的发展。

上海机床厂有限公司是高新技术企业，主要围绕钢铁、造船以及汽车这三大行业生产精密磨床的传统装备制造企业。作为高新技术企业，专利申请和授权数量是重要标志之一，尤其是体现核心竞争力的发明专利的数量与质量。本人撰写了多项机械领域发明专利，大部分都获得了授权；同时还在国家知识产权局网站经常关注同行发明专利的状态。总的体会是，公司每年在完成专利指标数量时，发明专利申请数较少，授权的更少，没有授权的发明专利大部分都因实质审查时无创造性而造成撤回或驳回。本文从提高机械领域发明专利申请文件撰写的质量出发，先介绍发明专利申请文件的撰写要求，再结合授权的一个案例探讨了机械领域发明专利申请文件的撰写与答复。

1 专利申请文件的撰写要求

发明专利申请文件的撰写质量直接影响了专利申请的审批进程。如果申请文件撰写得好，无疑会加快审查进程，并得到充分而又及时的保护；反之，在减慢审批速度的同时，还会由于申请文件撰写的不当或瑕疵造成被驳回的可能。

依据《专利法》的规定，发明专利的申请文件包括请求书、说明书（必要时应当提交说明书附图）及其摘要（必要时应当提交摘要附图）、权利要求书以及其他附件。

1.1 请求书

请求书是申请人向专利局表示请求授予专利权意愿的一个文件，由其启动专利申请和审批程序。请求书应当写明发明的名称、发明人或者设计人的姓名、申请人姓名或者名称和地址以及其他事项。专利局统一印刷了发明专利请求书的表格，可委托专利代理机构代理，其过程就不再赘述。

1.2 说明书

说明书的主要作用是作为一项技术文件向社会充分公开发明的技术内容，并使该领域普通技术人员能够实施，从而对社会科学技术发展做出贡献。作为这种社会贡献的回报，申请人可取得该项发明的专利权。根据《专利法》的规定，说明书是权利要求书的依据，必要时可用来解释权利要求书。因此，一项专利申请取得专利权后，如果在专利侵权诉讼中出现权利要求的文字表达不清楚所造成的保护范围不确定时，可以用说明书来解释权利要求的保护范围。因此要求说明书对发明做出清楚、完整的说明，以所属技术领域的技术人员能够实现为准；必要的时候，应当有附图。

依据《中华人民共和国专利法实施细则》（以下简称为专利法实施细则）的规定，发明专利申请的说明书应当写明发明的名称，该名称应当与请求书中的名称一致。说明书应当包括下列内容：

(1)技术领域：写明要求保护的技术方案所属的技术领域；

(2)背景技术：写明对发明的理解、检索、审查有用的背景技术；最好能引证反映这些背景技术的文件；

(3)发明内容：写明发明所要解决的技术问题以及解决其技术问题采用的技术方案，并对照现有技术写明发明的有益效果；

(4)附图说明：说明书有附图的，对各幅附图作简略说明；

(5)具体实施方式：详细写明申请人认为实现发明的优选方式；必要时，举例说明；有附图的，对照附图。

申请人应当按照前款规定的方式和顺序撰写说明书，并在说明书每一部分的前面写明标题，除非其发明的性质用其他方式或者顺序撰写能节约说明书的篇幅并使他人能够准确理解其发明。

发明专利说明书应当用词规范、语句清楚，并不得使用“如权利要求……所述的……”一类的引用语，也不得使用商业性宣传用语。

多幅附图应当按照“图1，图2，……”顺序编号排列。

发明专利说明书文字部分中未提及的附图标记不得在附图中出现，附图中未出现的附图标记不得在说明书文字部分中提及。申请文件中表示同一组成部分的附图标记应当一致。

附图中除必需的词语外，不应当含有其他注释。

1.3 权利要求书

权利要求书的主要作用是用来表述专利权的保护范围，申请时提交的权利要求反映了申请人当时对该发明所要求的保护范围。而授权时批准的权利要求书表述了所取得的发明专利权保护范围，成为专利纠纷调解和诉讼时判断侵权的法律文件。依据《专利法实施细则》，给出了如下规定：

(1)权利要求书应当记载发明的技术特征。

(2)权利要求书有几项权利要求的，应当用阿拉伯数字顺序编号。

(3)权利要求书中使用的科技术语应当与说明书中使用的科技术语一致，可以有化学式或者数学式，但是不得有插图。除绝对必要的外，不得使用“如说明书……部分所述”或者“如图……所示”的用语。

(4)权利要求中的技术特征可以引用说明书附图中相应的标记，该标记应当放在相应的技术特征后并置于括号内，便于理解权利要求。附图标记不得解释为对权利要求的限制。

(5)权利要求书应当有独立权利要求，也可以有从属权利要求。独立权利要求应当从整体上反映发明的技术方案，记载解决技术问题的必要技术特征。从属权利要求应当用附加的技术特征，对引用的权利要求作进一步限定。

(6)发明的独立权利要求应当包括前序部分和特征部分，按照下列规定撰写：

前序部分：写明要求保护的技术方案主题名称和发明主题与最接近的现有技术共有的必要技术特征；

特征部分：使用“其特征是……”或者类似的用语，写明发明区别于最接近的现有技术的技术特征。这些特征和前序部分写明的特征合在一起，限定发明要求保护的范围。

发明的性质不适于用前款方式表达的，独立权利要求可以用其他方式撰写。

一项发明应当只有一个独立权利要求，并写在同一发明的从属权利要求之前。

(7)发明的从属权利要求应当包括引用部分和限定部分，按照下列规定撰写：

引用部分：写明引用的权利要求的编号及其主题名称；

限定部分：写明发明附加的技术特征。

从属权利要求只能引用在前的权利要求。引用两项以上权利要求的多项从属权利要求，只能以择一方式引用在前的权利要求，并不得作为另一项多项从属权利要求的基础。

1.4 说明书摘要

依据《专利法实施细则》的规定，说明书摘要应当简要说明发明的技术特点，写明发明专利申请所公开内容的概要，即写明发明的名称和所属技术领域，并清楚地反映所要解决的技术问题、解决该问题的技术方案的要点以及主要用途。说明书摘要有附图的专利申请，还应当提供一幅最能说明该发明技术特征的附图。附图的大小及清晰度应当保证在该图缩小到4 cm×6 cm时，仍能清晰地分辨出图中的各个细节。摘要文字部分不得超过300个字。摘要中不得使用商业性宣传用语。

2 实质审查时产生的问题以及答复的一般过程

2.1 实质审查过程中容易产生的问题

随着经济的发展，专业人干专业事的观念深入人心，很多琐事一般交由专利代理公司代理，在专利申请文件中一般不会存在比较简单的形式错误，国家知识产权局审查员的主要精力转移到提升授权发明专利的质量上，无疑增加了答复的困难程度。

《专利法》规定：“授予专利权的发明和实用新型，应当具备新颖性、创造性和实用性”。申请专利的发明具备创造性是授予其专利权的必要条件之一。如果一项申请不具备创造性，则会因为此项实质性缺陷而不能授予专利权。

《专利审查指南（2010）》清楚地描述了审查一件发明专利申请是否具备创造性的审查原则、审查基准和判断方法等，其中判断要求保护的发明相对于现有技术是否显而易见，通常按照“三步法”进行，具体的过程是：

(1)确定最接近的现有技术；

(2)确定发明的区别特征和发明实际解决的技术问题；

(3)判断要求保护的发明对本领域技术人员来说是否显而易见。

据文献[2]可知，发明专利申请被驳回的理由中，“所有权利要求都不具备创造性”占了大多数，而且驳回的事实是很难事先预知的。此外，还在以下两个方面经常给出发明专利不具备授权前景的审查意见：

(1)说明书不符合《专利法》第二十六款第三款的规定，给出了“说明书公开不充分”的审查意见。

(2)所有权利要求都不符合《专利法》第二条第二款的规定，即申请的发明专利的不属于《专利法》保护的客体。

结合上面的问题，申报的发明专利中未授权而被撤回或驳回的部分集中在“所有权利要求都不具备创造性”上。

2.2 审查意见答复的一般过程

实质审查阶段，根据《专利法》的规定，审查员主要采取意见通知书的形式将审查意见（申请文件中不符合《专利法》及《专利法实施细则》有关规定的缺陷、可能的解决方案以及倾向性的结论等）告知申请人，因而针对审查意见通知书的书面答复则是申请人就申请文件存在的问题与审查员进行沟通的主要手段之一。答复的适当与否将直接影响专利申请案件的结案走向、审批时间以及保护范围。为了对审查意见通知书进行有针对性和说服力的答复，一般采取如下的过程[3]：

步骤 1：核查审查基础的正确性及相关文件的有效性。公司这部分工作由专利代理事务所的专利代理人完成。

步骤 2：全面阅读审查意见通知书、仔细分析审查意见、制定答复策略。这一步最为重要。对于指出仅存在形式错误、授权前景较为明朗的审查意见，答复相对很容易，申请人全力配合审查员修改申请文件和简单澄清或消除缺陷就行了。

而针对性实质性缺陷，一般需要采用的方法：

(1)分析审查意见对事实、证据和理由的认定是否存在不正确之处，包括对比文件和申请文件的事实认定是否存在不客观的或者引起误解的内容，例如对比文件是否属于现有技术、对比文件中某技术特征的公开与否等。

(2)分析审查意见中的说理是否恰当，例如针对对比文件中隐含公开的技术内容、对比文件公开的技术内容之间的结合启示、公知常识的使用、说明书公开不充分、权利要求概括不当以及缺少必要技术特征等是否展开了正当充分的说理。

(3)在前述工作的基础上，申请人应该具体事情具体分析，制定相应的答复策略。如果是审查员误解造成的，先需要收集整理该领域的现有技术知识，形成底稿，再结合对比文件指出本申请文件的技术特征的异同。

步骤 3：正确撰写意见陈述书。国家知识产权局有统一的意见陈述书表格，一般申请人只涉及正文部分，其内容包括：

(1)起始部分：对意见陈述所涉及的内容进行概括性说明；

(2)修改说明部分：在进行了修改的情况下，简要说明按照通知书所进行修改的相关内容，修改的内容应满足《专利法》《专利法实施细则》以及《专利审查指南》的相关规定，避免为了克服某些缺陷而带来新的缺陷；

(3)意见陈述部分：这部分为意见陈述书的核心部分，主要针对逐类审查意见进行相应的意见陈述；与审查意见通知书相应，意见陈述也应当包括争辩所针对的事实、理由和证据，依据《专利法》《专利法实施细则》以及《专利审查指南》的相关规定进行陈述；

(4)结尾部分：简要说明对专利申请前景的期望以及相关要求。

意见陈述应当用词规范、有理有据、层次清楚、表达准确、有逻辑性、有针对性的充分阐述答复意见；应当避免强词夺理，避免仅仅罗列缺乏针对性的套话，还应注意言语尺度的把握，避免过激的言辞，尤其避免人身攻击。

3 案例剖析——油膜刚性可调节的流体动静压滑动轴承[4]

3.1 研究背景

轴承是影响机床加工精度的关键基础件之一，其回转精度、防振性能和动刚性的提升问题越来越受到重视。除了滚动轴承外，机床主轴系统亦采用滑动轴承形式，滑动轴承分为动压轴承和静压轴承。在静压轴承中，供油系统一启动，轴承就处于液体润滑状态；动压轴承利用的是楔形效应，启动过程中，轴颈沿轴承内表面产生滚动，会造成摩擦接触磨损。动静压混合轴承是在动压轴承和静压轴承基础上发展起来的新型油膜轴承，它利用了动压轴承和静压轴承的混合效应。图1为3+1动静压混合轴承，它由前腔、上腔和下腔3个静压油腔以及1个动压面形成的后腔组成,其结构最早由德国济根公司提出，20世纪70年代该公司就把此类轴承应用到其轧辊磨床这类产品上。3+1动静压轴承具有径向承载能力大、油膜刚度高、抗过载能力强、回转精度高和结构简单便于加工生产等特点，尤其适用于高速重负载轧辊磨削[5]。

图1 3+1动静压混合轴承

经检索，专利号ZL200520074843.2的实用新型专利介绍了一种结构形式为3个静压油腔和1个动压油腔的动静压混合轴承，其结构仍存在在启动阶段发生主轴与轴承的摩擦接触磨损问题，同时在运行时油膜刚性受主轴转速的影响而不能随意调节。

基于上述现有技术，提出了需要解决的技术问题：(1)如何充分利用动静压滑动轴承的结构特点和混合效应来解决主轴启动时主轴与轴承的摩擦接触磨损；(2)如何有效地调节轴承的油膜刚性。

本领域的技术人员针对问题(1)给出的技术方案一般是：在后腔所在的动压面增加静压进油口或与动压面轴向并列布置一个静压腔，在启动时静压腔进油，正常运行后关闭静压的进油；或将上腔和下腔相对于前腔向后偏置一定的角度；针对问题(2)给出的技术方案一般利用液压传动的知识来调整前腔的进油压力。

由于在后腔增加静压腔的方式已有人进行过研究，本发明将技术方案转向角度偏置。普通的技术人员是不是不通过创新性劳动就能获得偏置角度的大小呢？显然，这是不可能的。如果偏置过大，容易解决技术问题（1），但是无法充分利用动压效应而解决油膜刚性所在的问题（2），它们是矛盾对立问题，因此偏置角度的大小如何选择是一个需要解决的技术难题。经过研究，形成了如图2所示的技术方案。

有了上述一整套完整的技术方案，说明书的内容框架就已形成，只需考虑如何清楚并完整地描述。

图2 油膜刚性可调节的动静压轴承技术方案

由于技术方案取自“3+1动静压混合轴承”，加上轴承的油膜刚性可以调节，按专利名称字数限定在25字之内的要求，并考虑到扩大保护的范围，最终定名为“油膜刚性可调节的流体动静压滑动轴承”。

技术领域以轴承所应用的轧辊磨床产品出发，将其描述为“一种机床主轴用流体动静压滑动轴承，尤其是一种重载、高速、精密数控磨床主轴系统适用的流体动静压滑动轴承。”

以专利号 ZL200520074843.2实用新型专利体现的现有技术为基础介绍相关背景技术，提出了主轴启动时主轴与动静压滑动轴承的摩擦接触磨损和油膜刚性调节两个需要解决的技术问题。

以图2所示的技术方案阐述了发明内容，写明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果。在图2所示的技术方案基础上完善了附图，并作出了简略说明。

有了前面说明书内容的铺垫，具体实施方式一笔落成，无需赘述。

这里要说明的是，初次提交的说明书摘要没有将技术方案交代清楚，这与权利要求书的内容没把握好有关。

接下来就是作为核心的权利要求书内容了，它是最难把握的，初次提交的权利要求书由独立权利要求1和从属权利2～5共五部分组成，其中独立权利要求1以次要的技术特征“轴承油腔型面采用阿基米德螺旋线”记载介绍了轴承的结构（油腔型面是一个影响油膜刚性很大的技术特征，当时未检索出有在 3+1动静压轴承上采用的），而没有根据专利名称给出角度偏置这个主要技术特征。余下的，在从属权利要求2中给出油腔的偏置角度大小，从属权利要求3～5分别介绍了油膜刚性控制、油膜间隙以及润滑所用液体介质等内容。

申请文件请参考国家知识产权局网站公布的内容。

3.2 审查意见及答复

1）第一次审查意见及答复

(1)审查意见：审查员引用了三个对比文件CN101579841A、CN101581338A和CN104526546A（依次命名为对比文件1、对比文件2和对比文件3）给出了“所有权利要求1～5都不具备创造性”的审查意见。

(2)答复意见：审查意见中关于权利要求1和2部分的答复：首先排除了对比文件 3，因它为圆周均布结构。之后指出对比文件1中结构轴向布置了后静压油腔，虽然能保证主轴在启动前处于液体润滑状态，但其静压作用和动压面的动压效应相互影响，不利于动静压混合效应的提升。同时指出此次发明申请的结构是对比文件1和现有技术背景下介绍的ZL200520074843.2实用新型专利结构的改进，当时只是利用文字描述了偏置角度大小优选得出的过程，并未图文并茂的解释。同时还从阿基米德螺旋线和偏心圆弧油腔型面分析了动静压混合效应的影响。对比文件1采用的是均匀间隙的深浅腔，不利于高转速下润滑流体的流入，而阿基米德螺旋线油腔型面有利于动静压轴承混合效应。这是本人当初将其作为独立权利技术特征的初衷，其实是与专利申请保护的主题名称不太相符的。基于体现发明保护的结构整体性和功能完整性，答复提出将原权利要求1和2合并作为新的权利要求1以表明保护的主题，权利要求1和2也是本发明的结构部分。

审查意见中关于权利要求3部分的答复：

首先阐述了油膜刚性在水平方向有一定要求的由来。指出对比文件2也是提高油膜刚性的一种方法，并总结了其技术方案的要点，同时强调了此次发明申请只需采用具有固定节流功能的毛细管节流器这样简单对上、下油腔的压力进行调节，再由直接测量水平方向前腔的油压进行反馈控制就能保证主轴处于水平值。因为这个权利要求是结构的控制部分，属于功能性实现部分，将其作为从属权利要求。

审查意见中关于权利要求4和5的部分采纳了审查员的意见，没有说明原因。

此次对说明书摘要进行了重新描述，将技术方案交代清楚了，此后没有进行修改，内容详见授权专利的文本内容。

2）第二次审查意见及答复

(1)审查意见：审查员没有引入新的对比文件，还是基于第一次审查时引用的三个对比文件给出了“所有权利要求1～2都不具备创造性”的审查意见。

(2)答复意见：审查意见中关于权利要求1部分的答复：

首先根据文献[5]向审查员澄清了滑动轴承分为动压轴承、静压轴承和动静压轴承三大类，而静压轴承又分为对称分布和非对称分布两大类的公知常识。给出了对比文件1中如图3所示的结构，对比说明此次发明申请结构的新颖性。

由于对比文件2和对比文件3结构对称，其油膜压力在圆周方向上是对称的；同时强调此次发明申请的结构为不对称结构，其油膜压力分布不会对称[6]。

重点阐述了图2所示结构油膜刚度在不同偏心率下随油腔偏置角度的影响。依据图4所示油膜刚度在不同偏心率ε下随偏置角度的变化曲线，研究结果得出权利要求1中的最优偏置角度。

图3 对比文件1中动静压轴承结构

图4 油膜刚度随偏置角度的变化

审查意见中关于附属权利要求2的答复：

又一次分析了对比文件2的技术方案，讲述了工业应用中一般不需要采用这样复杂的技术方案。同时透露了本发明借鉴了文献[7]的思路（对比文件2基于此成果而来），但是主要区别在于此次发明申请中的油压直接由油压传感器测量，这样油膜刚性直接由电液比例减压阀控制实现。

考虑到此次发明申请解决的问题是不可割裂的一个整体，提出将第一次审查意见答复后而修改的独立权利要求1和附属权利2，合并形成新的独立权利要求1。

此外还对第一次审查意见中只是接收审查员的意见而删除的权利要求4和5进行了说明。

通过这次答复，审查员理解了申请人表达的意见，接受了申请人的请求，最终发明获得了授权。

4 结语

对撰写而授权的机械领域发明专利的剖析和总结，不仅对专利法相关知识进行了学习，而且还在专利申请文件的撰写质量和答复技巧上有了一定感悟，主要内容如下：

（1）需不断学习，提升撰写专利申请文件的质量。虽然申请人对本文案例涉及的技术方案已经胸有成竹，但要将它清楚明了地展现出来就不那么简单了。文献[1]提供了很多专利撰写的实例和技巧，建议技术人员在有了发明想法后尽早按其模板撰写专利申请文件，利用工作空闲之时进行完善，避免临阵磨枪而影响文件的质量。

（2）确定好保护的主题。本文案例涉及的发明专利保护的客体很明确，但在初次提交的专利申请文件没有在独立权利要求中体现油腔偏置这个主要技术特征，说明仍需加强学习，文献[3]在这方面有很多材料可供大家参考。

（3）没有弄清审查员作为所在技术领域普通技术人员的真实水平。审查员是以本领域的普通技术人员进行审查，不一定全部理解技术方案涉及的相关技术。轴承分为滚动轴承和滑动轴承，这是公知常识。滑动轴承可细分为静压轴承和动压轴承以及静压和动压结合的动静压混合轴承，这也是公知常识，但要真正了解滑动轴承的工作原理以及对应的计算方法一般是需要高级技术人员才行的。清楚这一点，才能与审查员进行很好地沟通。

（4）明确创造性是授权保护的核心所在。新颖性和创造性用于保证垄断权利只提供给真正新的发明，创造性是衡量一项专利技术贡献的大小，是授权保护的核心所在[8]。审查意见返回后，专利法规虽然规定申请人不能对申请文件进行实质性修改，但可以与审查员详述出在创新性方面的工作。第一次审查意见答复中就没有深入介绍创新性工作的过程，审查员从答复中没有获取有价值的信息，造成再次审查时还是给出“所有权利要求都不具备创造性”的审查意见，大大延误了审查时间。