อะไรทำลายสิทธิบัตรของ Otto? การต่อสู้ทางกฎหมายของเครื่องยนต์สี่จังหวะ

สิ่งที่ล่มสลายสิทธิบัตรเครื่องยนต์สี่จังหวะของ Nikolaus Otto ก็คือแนวคิดวงจรสี่จังหวะที่ Alphonse Beau de Rochas จดสิทธิบัตรในปี 1862 แต่ไม่เคยสร้างขึ้นจริง: สิทธิบัตรเยอรมัน DRP 532 ลงวันที่ 4 สิงหาคม 1877 ถูกเพิกถอนในปี 1886 เมื่อการจดแจ้งก่อนหน้านี้ถูกเปิดเผย การล่มสลายของผูกขาดที่ควบคุมการผลิตเครื่องยนต์ของยุโรปภายใต้การกำกับดูแลด้านลิขสิทธิ์ตลอดสิบปี คือเงื่อนไขทางกฎหมายเบื้องต้นที่ทำให้ Benz, Daimler และ Maybach สามารถสร้างยานพาหนะแรกของพวกเขาได้

จาก Lenoir สู่ Otto: ปัญหาประสิทธิภาพถูกแก้ไขอย่างไร?

เพื่อทำความเข้าใจการต่อสู้ทางกฎหมายของเครื่องยนต์สี่จังหวะ จำเป็นต้องย้อนกลับไปที่จุดเริ่มต้นทางเทคนิค เครื่องยนต์สันดาปภายในที่ Étienne Lenoir ผลิตในปารีสในปี 1860 ทำงานด้วยแก๊สสำหรับจุดไฟ และจุดระเบิดโดยไม่มีการอัดอากาศ ผลลัพธ์คือความล้มเหลวที่วัดได้: เครื่องจักรที่มีปริมาตร 18 ลิตร ผลิตพลังงานเพียง 2 แรงม้า (1.5 กิโลวัตต์) และได้ประสิทธิภาพจากเชื้อเพลิงเพียง 4% เท่านั้น Nikolaus August Otto ซึ่งรู้จักกับเครื่องยนต์ของ Lenoir ในฐานะพ่อค้าขายของชำเร่ร่อน เริ่มทำงานเพื่อปิดช่องว่างประสิทธิภาพนี้โดยเฉพาะ

การทดลองครั้งแรกผ่านไปอย่างยากลำบาก Otto ยื่นเรื่องต่อกระทรวงพาณิชย์ปรัสเซียสำหรับเครื่องยนต์เชื้อเพลิงเหลวในเดือน มกราคม 1861 แต่ถูกปฏิเสธ การทดลองเครื่องยนต์อัดอากาศล่วงหน้าในปี 1862 ทำลายตัวเองหลังจากทำงานได้เพียงไม่กี่นาที จุดเปลี่ยนคือปี 1864 บริษัท N.A. ที่เขาก่อตั้งร่วมกับ Eugen Langen Otto & Cie - บริษัทผลิตเครื่องยนต์สันดาปภายในแห่งแรก - พัฒนาเครื่องยนต์แบบบรรยากาศในปีเดียวกัน การออกแบบนี้ผลิตพลังงาน 0.5 แรงม้า ในขณะที่ได้ประสิทธิภาพถึง 12% และคว้าเหรียญทองที่ งานนิทรรศการโลกปารีส 1867 โดยใช้แก๊สน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของเครื่องยนต์แก๊สอื่นๆ ต่อไปคือก้าวกระโดดที่แท้จริง

ปี 1876: กำเนิดเครื่องยนต์เงียบและวงจรสี่จังหวะ

ในวันที่ 9 พฤษภาคม 1876 Otto ได้เสร็จสิ้นเครื่องยนต์อัดอากาศของเขา ระบบใช้จังหวะลูกสูบสี่จังหวะสำหรับแรงขับแต่ละครั้ง: ดูด อัด ขยายตัว-กำลัง และไอเสีย - นั่นคือการเผาไหม้หนึ่งครั้งต่อสองรอบเครื่องยนต์ กลไกที่ Otto เรียกว่า "การจ่ายเชื้อเพลิงแบบชั้น" (stratified charge) ทำให้เกิดการเผาไหม้ที่ควบคุมได้ภายในกระบอกสูบ เมื่อเทียบกับลักษณะการระเบิดและเสียงดังของเครื่องยนต์แบบบรรยากาศก่อนหน้า การทำงานที่เงียบกว่าของเครื่องจักรนี้ก็คือที่มาของชื่อ "เครื่องยนต์เงียบ" ที่คนร่วมสมัยตั้งให้เช่นกัน

มีรายละเอียดทางเทคนิคสำคัญอยู่ตรงนี้: การโยงการเปลี่ยนผ่านสู่วัฏจักรสี่จังหวะเข้ากับความเป็นอัจฉริยะของ Otto เพียงลำพังเป็นการเล่าเรื่องที่ไม่สมบูรณ์ เมื่อบริษัทถูกปรับโครงสร้างใหม่เป็น Gasmotoren-Fabrik Deutz ในปี 1872 ผู้จัดการโรงงานคือ Gottlieb Daimler และหัวหน้านักออกแบบคือ Wilhelm Maybach เป็นที่ยอมรับกันว่า Franz Rings และ Hermann Schumm ด้วยผลงานที่ Daimler นำมาสู่บริษัท ได้ผลักดัน Otto สู่วัฏจักรสี่จังหวะ และเครื่องยนต์ Rings-Schumm ปรากฏตัวขึ้นใน ฤดูใบไม้ร่วงปี 1876 ผลของประสิทธิภาพจากวัฏจักรสี่จังหวะที่อัดอากาศล่วงหน้าก็จับต้องได้: ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นจากต่ำกว่า 5% เป็น 15% ในช่วง ทศวรรษ 1880 ถึงทศวรรษ 1890

สิทธิบัตรได้มาอย่างไร และคุ้มครองอะไรกันแน่?

Otto ได้รับสิทธิบัตรเยอรมัน DRP 532 เมื่อวันที่ 4 สิงหาคม 1877 ตามมาด้วย US194047 ลงวันที่ 14 สิงหาคม 1877 ในสหรัฐอเมริกา และสิทธิบัตร "Gas Motor Engine" US196473 ลงวันที่ 23 ตุลาคม 1877 ในนามของ Otto ร่วมกับ Francis และ William Crossley อย่างไรก็ตาม ขอบเขตของสิทธิบัตรแคบกว่าที่คนส่วนใหญ่สันนิษฐานในปัจจุบัน จุดเน้นหลักของข้อเรียกร้องในสิทธิบัตรมิได้อยู่ที่แนวคิดการทำงานสี่จังหวะ แต่ถูกวางกรอบไว้รอบ ๆ ระบบการจ่ายเชื้อเพลิงแบบชั้นและการเผาไหม้แบบควบคุม ความแตกต่างนี้จะกลายเป็นตัวชี้ขาดในศาลในเวลาต่อมา เพราะการทดสอบที่ครอบคลุมเกี่ยวกับแนวคิดพื้นฐานไม่พบหลักฐานที่จะสนับสนุนขอบเขตกว้างที่สิทธิบัตรอ้างสิทธิ์

คำขอก่อนหน้าก็วางอยู่บนโต๊ะอยู่แล้ว: Alphonse Beau de Rochas ผู้ยื่นคำขอเมื่อวันที่ 16 มกราคม 1862 ได้จดสิทธิบัตรวัฏจักรสี่จังหวะในเชิงแนวคิด แต่ไม่เคยสร้างเครื่องยนต์ขึ้นมาจริงเลย ช่องว่างระหว่างเจ้าของแนวคิดกับเจ้าของเครื่องยนต์ที่ทำงานได้เครื่องแรก คือแก่นแท้ของข้อถกเถียงเรื่องชื่อที่ดำเนินมากว่าหนึ่งศตวรรษ: วัฏจักรนี้ถูกเรียกในฝรั่งเศสว่า "วัฏจักร Beau de Rochas" แต่โลกโดยทั่วไปเรียกว่า "วัฏจักร Otto" เนื่องจากการนำไปใช้จริง บางแหล่งข้อมูลก็ยกชื่อของ Reithmann ขึ้นมาเป็นทางเลือกที่สามด้วย

ผูกขาดสิทธิ์การให้สัญญาอนุญาตของ Crossley: การกีดขวางที่ยืดเยื้อนับสิบปี

อำนาจของสิทธิบัตรถูกขยายเพิ่มด้วยเครือข่ายการให้สัญญาอนุญาต ในปี 1867 Francis และ William J. Crossley ก่อตั้ง Crossley Brothers และในปี 1869 ได้ซื้อสิทธิ์ในสิทธิบัตรของ Otto และ Langen สำหรับสหราชอาณาจักรและสิทธิ์ทั่วโลก - ยกเว้นเยอรมนี ในปี 1876 สิทธิ์เหล่านี้ถูกขยายครอบคลุมถึงเครื่องยนต์สี่จังหวะใหม่ของ Otto ธุรกิจของ Crossley เติบโตจนบริษัทต้องย้ายไปยังสถานที่ที่ใหญ่กว่า และการผลิตภายใต้สัญญาอนุญาตเริ่มต้นตั้งแต่ปี 1878 Crossley ลงนามข้อตกลงกับ Otto ให้สิทธิ์ขาดในการผลิตเครื่องยนต์ในสหราชอาณาจักร

ระบบนี้ทำให้การแพร่กระจายของเครื่องยนต์สี่จังหวะในยุโรปต้องผ่านประตูเพียงบานเดียว ผู้ผลิตรายใดที่ต้องการพึ่งพาสิทธิบัตรของ Otto ล้วนต้องเลือกระหว่างขอสัญญาอนุญาตจาก Crossley หรือละทิ้งวัฏจักรสี่จังหวะ สถานการณ์ของ Karl Benz เป็นตัวอย่างชั้นเลิศของการกีดขวางนี้: แม้จะสร้างเครื่องยนต์เสร็จในวันที่ 31 ธันวาคม 1878 และได้รับสิทธิบัตรในปี 1879 แต่การสร้างเครื่องยนต์สี่จังหวะของเขาถูกขัดขวางโดยสิทธิบัตรปี 1877 ของ Otto การผูกขาดนี้เป็นกำแพงทางกฎหมาย ไม่ใช่ทางเทคนิค - และกำแพงนั้นยืนหยัดอยู่จนถึงปี 1886 แต่ความสำเร็จเชิงพาณิชย์ของการออกแบบที่กลายเป็นจริงนั้นปฏิเสธไม่ได้: เนื่องจากความน่าเชื่อถือ ประสิทธิภาพ และการทำงานที่เงียบ เครื่องยนต์วงจร Otto มากกว่า 30,000 เครื่องได้รับการผลิตขึ้นภายในสิบปี Engine No. ซึ่งเป็นหนึ่งในเครื่องยนต์สี่จังหวะที่เก่าแก่ที่สุดที่ยังหลงเหลืออยู่ของ Crossley 1355 เป็นหลักฐานที่จับต้องได้ซึ่งสืบทอดมาจากยุคนั้น

ปี 1886 เกิดอะไรขึ้น? กายวิภาคของการเพิกถอนสิทธิบัตร

สำนักงานสิทธิบัตรเยอรมันได้ล้มล้างสิทธิบัตรของ Deutz ในปี 1886 ซึ่งจะมีผลถึงปี 1891 เหตุผลมีสองชั้น ประการแรกคือสิทธิบัตรสี่จังหวะของ Beau de Rochas ในปี 1862 ปรากฏขึ้นในฐานะศิลปะที่มีลำดับความสำคัญก่อน ประการที่สอง ซึ่งมีน้ำหนักทางกฎหมายมากกว่า: Deutz ไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าระบบการโหลดแบบชั้นของตนแตกต่างจากสิทธิบัตรของ Beau de Rochas บริษัทสูญเสียสิทธิบัตรหนึ่งจาก 25 ฉบับ - แต่ฉบับนั้นคือสิทธิบัตรที่แบกผูกขาดทั้งหมดไว้

ผลลัพธ์รู้สึกได้ทันที เมื่อกำแพงสิทธิ์การอนุญาตถูกทลาย การแข่งขันก็เปิดกว้าง: ภายในปี 1889 บริษัทมากกว่า 50 แห่งเริ่มผลิตเครื่องยนต์ที่ออกแบบตามแบบของ Otto การพัฒนาทางเทคนิคของวงจรสี่จังหวะกับชะตากรรมทางกฎหมายของมันแยกจากกันอย่างชัดเจน ณ จุดนี้ มูลค่าทางวิศวกรรมของวงจรได้รับการพิสูจน์จริงแล้วในปี 1876; แต่สิ่งที่กำหนดความเร็วและทิศทางของการแพร่กระจายตลอดสิบปีนั้นไม่ใช่ความเหนือกว่าทางเทคนิค แต่เป็นพื้นฐานทางกฎหมายที่สิทธิบัตรยืนได้ เมื่อพื้นฐานนั้นพังทลาย นวัตกรรมก็หลุดพ้นจากการควบคุมของบริษัทเดียวและกลายเป็นโครงสร้างพื้นฐานร่วมของอุตสาหกรรม

ผู้เติมเต็มช่องว่าง: Benz, Daimler และ Maybach

ความสำคัญของการเพิกถอนนั้นวัดได้จากการที่ว่าบุคคลที่รอคอยอยู่ในสงครามสิทธิบัตรมาหลายปีได้ทำอะไร Daimler ขยายความขัดแย้งกับ Otto ผู้ซึ่งมุ่งเน้นเครื่องยนต์ขนาดใหญ่แบบคงที่และไม่สนใจการใช้งานด้านการขนส่ง; ในปี 1882 เขาแยกจาก Deutz ไปพร้อมกับ Maybach ทั้งสองผลิตเครื่องยนต์ขนาดเล็กและมีประสิทธิภาพ 0.5 แรงม้า ในปี 1883 เครื่องยนต์ "Grandfather Clock" และ Daimler Reitwagen - ยานพาหนะเครื่องยนต์สันดาปภายในคันแรก - ในปี 1885 พวกเขาเพิ่มรอบเครื่องเป็น 650 rpm เพื่อให้ได้ความหนาแน่นของกำลังที่เหมาะสมกับยานยนต์; Daimler และ Maybach ได้รับสิทธิบัตรเครื่องยนต์สันดาปภายในในปี 1885 รายละเอียดที่ขาดหายไปอีกอย่างก็น่าสังเกต: Otto ไม่เคยรวม Daimler และ Maybach ไว้ในคำขอสิทธิบัตรเลย

เส้นทางของ Karl Benz แคบกว่าและเด็ดขาดกว่า เขาได้รับสิทธิบัตรเยอรมัน 37435 ในวันที่ 29 มกราคม 1886; Patent-Motorwagen ได้รับการพัฒนาระหว่างปี 1885–1887 และตามการประเมินที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง ถือเป็นรถยนต์ในทางปฏิบัติคันแรก การเพิกถอนสิทธิบัตรทำให้อุปสรรคในการผลิตเครื่องยนต์สี่จังหวะของ Benz หมดไป ส่วน Daimler และ Maybach เริ่มพัฒนาเครื่องยนต์สี่จังหวะของ Otto สำหรับยานยนต์ - สายนี้ปิดท้ายอย่างรุ่งเรืองด้วยยานพาหนะที่สร้างขึ้นสำหรับ Emil Jellinek ในช่วง ปลายทศวรรษ 1890 ซึ่งได้รับชื่อว่า Mercedes กรณีขนานอีกกรณีหนึ่งก็เป็นบทเรียนเช่นกัน: สิทธิบัตรที่ George Selden อ้างว่า "ประดิษฐ์" รถยนต์ในสหรัฐอเมริกา สร้างเงาคล้ายกันให้กับอุตสาหกรรมยานยนต์ยุคแรก; จากคดีความของ Otto หลักการที่ว่าขอบเขตของสิทธิบัตรต้องจำกัดอยู่เพียงสิ่งประดิษฐ์ที่ใช้งานได้จริง ยังคงเป็นหัวข้อการสอนในวิชากฎหมายสิทธิบัตรจนถึงทุกวันนี้

ชัยชนะทางเทคนิค ความพินาศทางกฎหมาย: เหตุใดจึงยังเล่าขานถึงปัจจุบัน?

เรื่องราวของ Otto มีตัวตนสองด้านที่หาได้ยากยิ่งในประวัติศาสตร์อุตสาหกรรม ด้านวิศวกรรมคือความสำเร็จที่วัดได้และปฏิเสธไม่ได้: เส้นกราฟประสิทธิภาพที่เริ่มจาก 4% ของ Lenoir ขึ้นไปถึง 12% ด้วยเครื่องยนต์แบบบรรยากาศ และพุ่งเกิน 15% ด้วยวงจรสี่จังหวะ พร้อมการผลิตที่ทะลุ 30,000 เครื่องในหนึ่งทศวรรษ ส่วนด้านกฎหมายกลับมีชะตากรรมตรงข้ามโดยสิ้นเชิง: ข้อเรียกร้องหลักของสิทธิบัตรไม่ครอบคลุมการทำงานแบบสี่จังหวะ หลักฐานสนับสนุนแนวคิดพื้นฐานก็อ่อนแอ และคำขอก่อนหน้าในปี 1862 ก็ล้มล้างผูกขาดในปี 1877 ลงในหนึ่งเดียว

ด้วยเหตุนี้ คดีของ Otto จึงเป็นหนึ่งในกรณีที่แสดงให้เห็นความต่างระหว่างการประดิษฐ์กับสิทธิบัตรได้ชัดเจนที่สุด Beau de Rochas เขียนแนวคิดไว้แต่ไม่เคยสร้างเครื่องจักรสักเครื่อง; Otto สร้างเครื่องยนต์ที่ใช้งานได้และวางรากฐานการผูกขาด; ส่วน Daimler, Maybach และ Benz ได้เปลี่ยนเครื่องยนต์ให้กลายเป็นโครงสร้างพื้นฐานร่วมของการขนส่งในช่องว่างที่การผูกขาดล่มสลาย อำนาจเหนือกว่าของวงจรสี่จังหวะในปัจจุบัน เป็นผลมาจากสิ่งประดิษฐ์ทางเทคนิคมากพอ ๆ กับผลที่มาจากวิธีที่ชะตากรรมทางกฎหมายของสิ่งประดิษฐ์นั้นถูกกำหนดรูปขึ้น

แหล่งอ้างอิง

• Otto (1832) - Energy Kids
• How Nikolaus August Otto created the 4-stroke internal combustion engine
• Otto engine
• Nikolaus Otto | Britannica
• US196473A - Improvement in gas-motor engines
• Nicolaus August Otto - US365701A
• Nikolaus August Otto, 1832–1891
• This Day in Automotive History: August 4
• Otto and Crossley Gas Engine, Patent Model
• Crossley Brothers: 'World famous for gas engines'
• Crossley
• The Oldest Otto 4-Stroke Engine
• Patents, what for? The case of Crossley Brothers
• Benz Patent-Motorwagen
• 1886 Benz Patent Motorwagen – Birth of the Motorcar
• Gottlieb Daimler (Otto/Benz/Maybach)
• Four-stroke cycle | Britannica
• On Beau de Rochas' Engines
• Prior Art of Otto's four stroke engine
• Selden Automobile Patent Model, 1879