Điều gì đã phá vỡ bằng sáng chế của Otto? Cuộc chiến pháp lý của động cơ bốn thì

Một ý tưởng bằng sáng chế năm 1862 chỉ nằm trên giấy đã lật đổ đế chế của Otto chỉ bằng một quyết định, mười năm sau đó, và hé mở cánh cửa của kỷ nguyên ô tô.
Một ý tưởng bằng sáng chế năm 1862 chỉ nằm trên giấy đã lật đổ đế chế của Otto chỉ bằng một quyết định, mười năm sau đó, và hé mở cánh cửa của kỷ nguyên ô tô.

Chia sẻ trang này

Điều đã phá vỡ bằng sáng chế động cơ bốn kỳ của Nikolaus Otto chính là khái niệm chu trình bốn kỳ mà Alphonse Beau de Rochas đã đăng ký bằng sáng chế vào năm 1862 nhưng chưa bao giờ chế tạo: Bằng sáng chế Đức DRP 532 có ngày 4 tháng 8 năm 1877 bị vô hiệu hóa vào năm 1886 khi đơn đăng ký trước đó này được phát hiện. Sự sụp đổ của độc quyền này - thứ đã nắm giữ việc sản xuất động cơ của châu Âu dưới sự kiểm soát giấy phép trong mười năm - chính là điều kiện tiên quyết về mặt pháp lý để Benz, Daimler và Maybach có thể tạo ra những phương tiện đầu tiên của họ.

Những Điểm Nổi Bật

  • Bằng sáng chế Đức DRP 532, 4 tháng 8 năm 1877; Ở phía Hoa Kỳ, US194047 (14 tháng 8 năm 1877) và US196473 (23 tháng 10 năm 1877) nhân danh Otto và anh em nhà Crossley theo sau.
  • Động cơ năm 1876 của Otto là khởi đầu cho bước nhảy vọt về hiệu suất, nâng hiệu suất 12% của thiết kế khí quyển trước đó lên vượt mức 15% trong những thập kỷ tiếp theo.
  • Crossley Brothers đã mua lại quyền sở hữu toàn cầu bên ngoài nước Đức cho các bằng sáng chế Otto-Langen vào năm 1869 và thiết lập độc quyền giấy phép riêng cho động cơ bốn kỳ.
  • Bằng sáng chế bị hủy bỏ vào năm 1886 khi bằng sáng chế bốn kỳ trước đó của Beau de Rochas được xác định là nghệ thuật tiên nghiệm.
  • Sau khi bị hủy bỏ, hơn 50 công ty đã bắt đầu sản xuất động cơ kiểu Otto cho đến năm 1889.

Từ Lenoir đến Otto: Vấn đề Hiệu suất Đã được Giải quyết Như thế nào?

Để hiểu cuộc chiến pháp lý của động cơ bốn kỳ, cần quay trở lại điểm khởi đầu kỹ thuật. Động cơ đốt trong mà Étienne Lenoir sản xuất tại Paris vào năm 1860 chạy bằng khí đèn, đánh lửa mà không nén hỗn hợp. Kết quả là một thất bại có thể đo lường được: Một máy có dung tích 18 lít chỉ sản xuất được 2 mã lực (1,5 kW) và chỉ đạt hiệu suất 4% từ nhiên liệu. Là một người bán hàng tạp hóa lưu động làm quen với động cơ của Lenoir, Nikolaus August Otto bắt đầu làm việc chính để lấp đầy khoảng trống hiệu suất này.

Những nỗ lực đầu tiên đầy gian nan. Otto nộp đơn lên Bộ Thương mại Phổ cho một động cơ chạy nhiên liệu lỏng vào tháng 1 năm 1861 nhưng bị từ chối; Thử nghiệm động cơ nén sơ bộ vào năm 1862 đã tự hủy sau vài phút vận hành. Bước ngoặt đến vào năm 1864: Công ty N.A. ông thành lập cùng Eugen Langen. Otto & Cie - công ty sản xuất động cơ đốt trong đầu tiên - đã phát triển động cơ khí quyển trong cùng năm đó. Thiết kế này sản xuất 0,5 mã lực với hiệu suất đạt 12% và tại Triển lãm Thế giới Paris 1867 đã giành huy chương vàng với mức tiêu thụ khí ít hơn một nửa so với các động cơ khí khác. Tiếp theo là cú nhảy vọt thực sự.

1876: Sự Ra đời của Động cơ Im lặng và Chu trình Bốn kỳ

Vào ngày 9 tháng 5 năm 1876, Otto hoàn thành động cơ nén có tải của mình. Hệ thống sử dụng bốn bước piston cho mỗi cú đánh công suất: hút, nén, giãn nở-công suất và xả - tức là một lần đốt cháy cho mỗi hai vòng quay động cơ. Cơ chế mà Otto gọi là "nạp phân tầng" (stratified charge) đảm bảo sự đốt cháy có kiểm soát bên trong xi lanh. So với tính chất nổ tung, ồn ào của động cơ khí quyển trước đó, việc vận hành tương đối im lặng của máy này chính là nguồn gốc của cái tên "động cơ im lặng" mà các đương thời đã dành cho ông.

Đây là một chi tiết kỹ thuật quan trọng: Việc gán toàn bộ công chuuyển sang chu trình bốn kỳ cho thiên tài của riêng Otto là một cách kể thiếu trọn vẹn. Khi công ty được tái cấu trúc thành Gasmotoren-Fabrik Deutz vào 1872, giám đốc nhà máy là Gottlieb Daimler, còn thiết kế trưởng là Wilhelm Maybach. Người ta công nhận rằng nhờ đóng góp của Daimler cho công ty, Franz Rings và Hermann Schumm đã đưa Otto hướng tới chu trình bốn kỳ, và động cơ Rings-Schumm ra đời vào mùa thu năm 1876. Hiệu quả của chu trình bốn kỳ có nén sơ bộ cũng rất cụ thể: hiệu suất đã tăng từ dưới 5% lên 15% giữa những năm 1880 và thập niên 1890.

Bằng sáng chế được cấp như thế nào và thực chất bảo vệ điều gì?

Otto nhận bằng sáng chế Đức DRP 532 vào ngày 4 tháng 8 năm 1877; tại Hoa Kỳ, bằng US194047 có ngày 14 tháng 8 năm 1877 và bằng sáng chế "Gas Motor Engine" US196473 có ngày 23 tháng 10 năm 1877 nhân danh Otto cùng Francis và William Crossley lần lượt theo sau. Tuy nhiên, phạm vi của bằng sáng chế hẹp hơn nhiều so với điều mà ngày nay hầu hết mọi người giả định. Trọng tâm thực sự của các yêu cầu bằng sáng chế không phải là ý tưởng vận hành bốn kỳ; mà được định hình xung quanh cách thức nạp phân lớp và đốt có kiểm soát. Sự phân biệt này sau đó sẽ mang tính quyết định trước tòa án, vì các cuộc thử nghiệm toàn diện về khái niệm cơ bản đã không tìm thấy bằng chứng ủng hộ phạm vi rộng mà bằng sáng chế tuyên bố.

Một đơn đăng ký trước đó vốn đã nằm trên bàn: Alphonse Beau de Rochas, người nộp đơn vào ngày 16 tháng 1 năm 1862, đã cấp bằng sáng chế về mặt khái niệm cho chu trình bốn kỳ - nhưng chưa bao giờ chế tạo một động cơ. Sự khác biệt này giữa người sở hữu khái niệm và người sở hữu động cơ hoạt động đầu tiên chính là cốt lõi của cuộc tranh luận về tên gọi kéo dài hơn một thế kỷ: trong khi chu trình được gọi là "chu trình Beau de Rochas" ở Pháp, thế giới thường nói "chu trình Otto" vì ứng dụng thực tiễn; một số nguồn còn nêu tên Reithmann như một lựa chọn thứ ba.

Độc quyền cấp phép của Crossley: Thập kỷ bị bó buộc

Sức mạnh của bằng sáng chế được nhân lên bởi mạng lưới cấp phép. Vào năm 1867, Francis và William J. Crossley thành lập vào 1867, đã mua lại quyền của Otto và Langen cho Vương quốc Anh và - trừ Đức - các quyền trên toàn thế giới vào 1869. Vào 1876, các quyền này được mở rộng cho động cơ bốn kỳ mới của Otto; công việc của Crossley phát triển đến mức công ty chuyển đến cơ sở lớn hơn và sản xuất có giấy phép bắt đầu từ 1878. Crossley đã ký các thỏa thuận cấp cho họ quyền độc quyền sản xuất động cơ tại Vương quốc Anh với Otto.

Cơ chế này khiến cho sự lan rộng của động cơ bốn kỳ ở châu Âu phải đi qua một cánh cửa duy nhất. Bất kỳ nhà sản xuất nào muốn dựa vào bằng sáng chế của Otto đều buộc phải xin giấy phép từ Crossley hoặc từ bỏ chu trình bốn kỳ. Trường hợp của Karl Benz là ví dụ điển hình cho sự bó buộc này: dù đã hoàn thành động cơ của mình vào 31 tháng 12 năm 1878 và được cấp bằng sáng chế vào 1879, việc chế tạo một động cơ bốn thì đã bị chặn đứng bởi bằng sáng chế năm 1877 của Otto. Ách độc quyền là một bức tường pháp lý chứ không phải kỹ thuật - và bức tường ấy tồn tại cho đến 1886. Thành công thương mại của thiết kế được hiện thực hóa thì không thể phủ nhận: nhờ độ tin cậy, hiệu suất và hoạt động êm ái, hơn 30.000 động cơ chu trình Otto đã được sản xuất trong vòng mười năm. Engine No., một trong những động cơ bốn thì lâu đời nhất còn tồn tại của Crossley, 1355, một trong những động cơ bốn thì còn tồn tại lâu đời nhất của Crossley, là bằng chứng hữu hình còn lại đến ngày nay của thời kỳ này.

Năm 1886 đã Chuyện gì xảy ra? Giải phẫu việc hủy bằng sáng chế

Otto'nun patentinin 1886'da iptali tek lisans duvarını yıktı ve üç yıl içinde 50'den fazla şirket dört zamanlı motor üretmeye başladı.

Cục bằng sáng chế Đức đã vô hiệu hóa bằng sáng chế của Deutz vào năm 1886, vốn có thể được gia hạn đến 1891. Lý do có hai tầng. Thứ nhất, bằng sáng chế bốn thì năm 1862 của Beau de Rochas xuất hiện như một nghệ thuật ưu tiên. Thứ hai và có trọng số pháp lý hơn: Deutz không thể chứng minh rằng hệ thống nạp phân tầng của mình khác với bằng sáng chế của Beau de Rochas. Công ty mất một trong 25 bằng sáng chế của mình - nhưng chính cái đó, bằng sáng chế gánh toàn bộ độc quyền.

Hậu quả được cảm nhận ngay lập tức. Ngay khi bức tường giấy phép sụp đổ, cạnh tranh mở ra: Đến năm 1889, hơn 50 công ty đã bắt đầu sản xuất động cơ theo thiết kế Otto. Tại đây, sự phát triển kỹ thuật của chu trình bốn thì và số phận pháp lý của nó tách bạch rõ rệt. Giá trị kỹ thuật của chu trình đã được chứng minh trên thực tế từ năm 1876; nhưng điều quyết định tốc độ và hướng lan tỏa trong mười năm của nó không phải là ưu thế kỹ thuật, mà là nền tảng pháp lý mà bằng sáng chế có thể dựa vào. Khi nền tảng ấy sụp đổ, đổi mới thoát khỏi sự kiểm soát của một công ty duy nhất và trở thành hạ tầng chung của cả ngành công nghiệp.

Những người lấp đầy khoảng trống: Benz, Daimler và Maybach

Ý nghĩa của việc hủy bằng sáng chế được đo lường bằng việc những cái tên đã chờ đợi nhiều năm trong cuộc chiến bằng sáng chế đã làm gì. Daimler đã làm sâu sắc thêm bất đồng của mình với Otto - người tập trung vào các động cơ lớn cố định và không quan tâm đến các ứng dụng giao thông; ông cùng Maybach rời Deutz vào năm 1882. Bộ đôi đã sản xuất một động cơ nhỏ và hiệu quả 0,5 hp vào năm 1883, động cơ "Grandfather Clock" và Daimler Reitwagen - phương tiện chạy động cơ đốt trong đầu tiên - vào năm 1885. Bằng cách tăng tốc độ động cơ lên 650 rpm, họ cung cấp mật độ công suất phù hợp cho ô tô; Daimler và Maybach nhận bằng sáng chế động cơ đốt trong vào năm 1885. Một chi tiết còn thiếu cũng đáng chú ý: Otto đã không đưa Daimler và Maybach vào đơn đăng ký bằng sáng chế của mình.

Con đường của Karl Benz hẹp hơn và mang tính quyết định hơn. Ông nhận bằng sáng chế Đức 37435 vào ngày 29 tháng 1 năm 1886; Patent-Motorwagen được phát triển trong giai đoạn 1885–1887 và theo đánh giá được chấp nhận rộng rãi, được coi là chiếc ô tô thực dụng đầu tiên. Với việc hủy bằng sáng chế, trở ngại cản trở Benz sản xuất động cơ bốn thì đã được dỡ bỏ, còn Daimler và Maybach đã bắt đầu phát triển động cơ bốn thì của Otto cho ô tô - dòng phát triển này được vinh danh bằng chiếc xe được chế tạo cho Emil Jellinek vào cuối những năm 1890 và mang tên Mercedes. Một vụ án song song cũng mang tính bài học: Tại Hoa Kỳ, bằng sáng chế của George Selden với tuyên bố đã "phát minh ra" ô tô từng tạo ra một bóng đổ tương tự lên ngành công nghiệp ô tô thời kỳ đầu; Cùng với vụ kiện Otto, nguyên tắc phạm vi bằng sáng chế phải giới hạn trong phát minh thực tế đã được tạo ra cho đến nay vẫn là chủ đề trong các môn luật bằng sáng chế.

Chiến thắng kỹ thuật, sụp đổ về pháp lý: Tại sao đến nay câu chuyện vẫn còn được kể lại?

Câu chuyện của Otto mang một tính cách kép hiếm gặp trong lịch sử công nghiệp. Ở phía kỹ thuật là một thành tựu đo lường được và không thể phủ nhận: đường cong hiệu suất bắt đầu từ 4% của Lenoir, lên 12% với động cơ khí quyển, vượt 15% với chu trình bốn thì, và hơn 30.000 sản phẩm được sản xuất trong một thập kỷ. Ở phía pháp lý lại là số phức hoàn toàn ngược lại: các yêu cầu chính của bằng sáng chế không bao gồm hoạt động bốn thì, bằng chứng hỗ trợ cho khái niệm cốt lõi yếu, và một đơn đăng ký trước đó vào năm 1862 đã sụp đổ độc quyền năm 1877 chỉ trong một nước đi.

Vì vậy vụ kiện Otto là một trong những vụ án thể hiện rõ nhất sự khác biệt giữa phát minh và bằng sáng chế. Beau de Rochas viết ra khái niệm nhưng không chế tạo bất kỳ máy móc nào; Otto chế tạo động cơ hoạt động và lập nên độc quyền; còn Daimler, Maybach và Benz, trong khoảng trống khi độc quyền sụp đổ, đã biến động cơ thành cơ sở hạ tầng chung của giao thông. Sự thống trị của chu trình bốn thì ngày nay là kết quả của một phát minh kỹ thuật, nhưng cũng là kết quả của việc số phận pháp lý của phát minh đó được định hình như thế nào.

Nguồn tham khảo