发明创造名称:一种新型四分之一车辆高精度道路模拟试验台
外观设计名称:
决定号:180115
决定日:2019-05-30
委内编号:1F253939
优先权日:
申请(专利)号:201510251002.2
申请日:2015-05-15
复审请求人:广东工业大学
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:李涵
合议组组长:李海霞
参审员:舒畅
国际分类号:G01M17/007
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点
:如果一项权利要求所要求保护的技术方案与作为最接近现有技术的对比文件之间存在区别技术特征,其中,一部分区别技术特征被其他对比文件公开,且其所起的作用与其在本申请中为解决实际技术问题所起作用相同,另一部分区别技术特征是本领域技术人员容易想到的,其余区别技术特征是本领域技术人员的常用技术手段,那么对于本领域技术人员来说,该项权利要求相对于这些对比文件和本领域技术人员的常用技术手段的结合不具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201510251002.2,名称为“一种新型四分之一车辆高精度道路模拟试验台”的发明专利申请(下称本申请)。本申请的申请日为2015年05月15日,公开日为2015年09月23日。申请人原为澳门大学,后变更为广东工业大学。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2018年01月02日发出驳回决定,驳回了本申请,其理由是:本申请权利要求1-8不符合专利法第22条第3款的规定。驳回决定引用如下3篇对比文件:
对比文件1:CN 101718632 A,公开日期为2010年06月02日;
对比文件2:CN 201074670 Y,公告日期为2008年06月18日;
对比文件3:CN 204312666 U,公告日期为2015年05月06日。
此外,在驳回决定中还引入如下公知常识证据(以下称为文件4):
“机械设计”,黄德祖,第226页,北京理工大学出版社,1992年06月。
驳回决定所依据的文本为申请日2015年05月15日提交的说明书第1-44段、说明书摘要及摘要附图,2015年07月24日提交的说明书附图图1-12,以及2017年12月05日提交的权利要求第1-8项。驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种新型四分之一车辆高精度道路模拟试验台,其特征在于:其包括作为动力源的伺服电机、作为动力传递装置的传动箱、滚珠丝杠、内外套筒、前端法兰、随动架、导轨滑块及支撑机架;所述伺服电机的输出轴与所述传动箱输入端相连接,所述滚珠丝杠下轴端与所述传动箱输出端相连接,所述滚珠丝杠上安装有丝杠螺母,所述丝杠螺母与所述内套筒下端相连,所述内套筒上端安装有内套筒前端头,所述内套筒前端头上端与所述前端法兰相连接,所述前端法兰与所述随动架连接,所述随动架的侧边面安装有滑块,所述滑块套设于直线导轨上,所述直线导轨安装于所述支撑机架上;所述传动箱内装有由同步带连接的两个主、从动轮,按照设定的速比,将伺服电机的角位移输出并带动滚珠丝杠转动,进而带动所述丝杠螺母及其上的内套筒做直线往复运动;所述丝杠螺母上安装有防转块,所述防转块外缘有伸出的三向凸起,在丝杠旋转时,螺母做直线往复运动,防转块的伸出凸起在外套筒内壁的滑槽内滑动;所述滚珠丝杠下轴端安装有轴承组,轴承组由止推、止拉轴承共同组成,用于支撑滚珠丝杠及防止滚珠丝杠在运动过程中发生轴向窜动;轴承组下端安装双层防松螺母和支撑钢圈,用于固定和支撑轴承组。
2. 根据权利要求1所述的试验台,其特征在于:所述的传动箱内传动方式为带传动,由同步带连接着主、从动轮,所述同步带主动轮内安装有一锥套,所述伺服电机的输出轴端与所述锥套相连接;所述同步带从动轮内装配有另一锥套,所述滚珠丝杠的下轴端与该锥套相连接。
3. 根据权利要求2所述的试验台,其特征在于:所述同步带为金属帘线橡胶材料构成,用于抵消正反转过程中带来的误差。
4. 根据权利要求3所述的试验台,其特征在于:所述锥套通过具有一定外倾角度的外圆锥面与所述同步带主动轮或从动轮的内锥面采用过盈配合的方式压紧,且相配孔为半边孔,即锥套上的两个光孔与同步带主动轮或从动轮上的两个螺纹孔分别组成完整孔,锥套上的另一个孔又与同步带主动轮或从动轮上的一个光孔组成一个完整孔。
5. 根据权利要求1所述的试验台,其特征在于:所述外套筒上下端盖内圆面上设置油封座槽,用于放置油封;在所述内外套筒内分别设置了上下限位缓冲装置,上限位缓冲装置安装于所述内套筒前端头下端,下限位缓冲装置安装于所述轴承组上端。
6. 根据权利要求1所述的试验台,其特征在于:所述随动架上安装有三个压力传感器;所述三个压力传感器与多路放大器相连接,多路放大器对三个传感器的值求和,多路放大器输出端与一个测量显示控制仪相连,测量显示控制仪显示出多路放大器输出的实时参数。
7. 根据权利要求6所述的试验台,其特征在于:所述三个压力传感器上端的车轮托盘与随动架上端面采用沉头螺栓连接,在进行初定位安装后进行预紧,预紧力显示在所述测量显示控制仪上后,在测量显示控制仪上对该数值进行清零操作,以准确测试出试验台工作盘上所承载的静态力或运动过程中的实时动载荷,并通过数据采集装置,收集到计算机中储存。
8. 根据权利要求7所述的试验台,其特征在于:所述随动架采用内中空的三角形支架,所述滑块安装于直线导轨上,该直线导轨为双导轨,采用主、副导轨基准装配方式安装在支撑机架上,用于抵消激振过程中产生的偏转力。”
驳回决定认为:权利要求1请求保护的技术方案与对比文件1的区别在于:(1)所述伺服电机的输出轴与所述传动箱输入端相连接,所述滚珠丝杠下轴端与所述传动箱输出端相连接;所述传动箱内装有由同步带连接的两个主、从动轮,按照设定的速比,将伺服电机的角位移输出并带动滚珠丝杠转动,进而带动所述丝杠螺母及其上的内套筒做直线往复运动;(2)所述随动架的侧边面安装有滑块,所述滑块套设于直线导轨上,所述直线导轨安装于所述支撑机架上;(3)所述丝杠螺母上安装有防转块,所述防转块外缘有伸出的三向凸起,在丝杠旋转时,螺母做直线往复运动,防转块的伸出凸起在外套筒内壁的滑槽内滑动;(4)所述滚珠丝杠下轴端安装有轴承组,轴承组由止推、止拉轴承共同组成,用于支撑滚珠丝杠及防止滚珠丝杠在运动过程中发生轴向窜动;轴承组下端安装双层放松螺母和支撑钢圈,用于固定和支撑轴承组。对于区别(1),为了降低转速增加转矩而通常在伺服电机的输出轴连接传动箱是本领域公知常识,因此,区别(1)是本领域技术人员容易想到的设计方式;对于区别(2),为了保证移动部件的直线度及刚度而通常通过设置滑动导轨来保证是本领域的常规技术手段,因此区别(2)是本领域技术人员容易想到的设计方式;区别(3)是本领域技术人员的常规技术手段;对于区别(4),部分技术特征是本领域技术人员根据对比文件1和公知常识(参见文件4)的结合而容易想到的设计方式,其余技术特征也是本领域技术人员为了轴向固定轴承而容易想到的常规设计。因此,权利要求1相对于对比文件1和本领域公知常识的结合不具备创造性,不符合专利法第22条第3款的规定。从属权利要求2-8的附加技术特征或是被对比文件2公开,或被对比文件3公开,或属于本领域技术人员的常规设计或常用技术手段,因此,也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人广东工业大学(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2018年04月17日向国家知识产权局提出了复审请求,同时提交了权利要求的全文修改替换页。其中,在驳回决定针对的权利要求的基础上,将权利要求2、4与权利要求1合并,形成新的权利要求1,并调整了其他权利要求的序号和引用关系。复审请求时新修改的权利要求书如下:
“1. 一种新型四分之一车辆高精度道路模拟试验台,其特征在于:其包括作为动力源的伺服电机、作为动力传递装置的传动箱、滚珠丝杠、内外套筒、前端法兰、随动架、导轨滑块及支撑机架;所述伺服电机的输出轴与所述传动箱输入端相连接,所述滚珠丝杠下轴端与所述传动箱输出端相连接,所述滚珠丝杠上安装有丝杠螺母,所述丝杠螺母与所述内套筒下端相连,所述内套筒上端安装有内套筒前端头,所述内套筒前端头上端与所述前端法兰相连接,所述前端法兰与所述随动架连接,所述随动架的侧边面安装有滑块,所述滑块套设于直线导轨上,所述直线导轨安装于所述支撑机架上;所述传动箱内装有由同步带连接的两个主、从动轮,按照设定的速比,将伺服电机的角位移输出并带动滚珠丝杠转动,进而带动所述丝杠螺母及其上的内套筒做直线往复运动;所述丝杠螺母上安装有防转块,所述防转块外缘有伸出的三向凸起,在丝杠旋转时,螺母做直线往复运动,防转块的伸出凸起在外套筒内壁的滑槽内滑动;所述滚珠丝杠下轴端安装有轴承组,轴承组由止推、止拉轴承共同组成,用于支撑滚珠丝杠及防止滚珠丝杠在运动过程中发生轴向窜动;轴承组下端安装双层防松螺母和支撑钢圈,用于固定和支撑轴承组;所述的传动箱内传动方式为带传动,由同步带连接着主、从动轮,所述同步带主动轮内安装有一锥套,所述伺服电机的输出轴端与所述锥套相连接;所述同步带从动轮内装配有另一锥套,所述滚珠丝杠的下轴端与该锥套相连接;所述锥套通过具有一定外倾角度的外圆锥面与所述同步带主动轮或从动轮的内锥面采用过盈配合的方式压紧,且相配孔为半边孔,即锥套上的两个光孔与同步带主动轮或从动轮上的两个螺纹孔分别组成完整孔,锥套上的另一个孔又与同步带主动轮或从动轮上的一个光孔组成一个完整孔。
2. 根据权利要求1所述的试验台,其特征在于:所述同步带为金属帘线橡胶材料构成,用于抵消正反转过程中带来的误差。
3. 根据权利要求1所述的试验台,其特征在于:所述外套筒上下端盖内圆面上设置油封座槽,用于放置油封;在所述内外套筒内分别设置了上下限位缓冲装置,上限位缓冲装置安装于所述内套筒前端头下端,下限位缓冲装置安装于所述轴承组上端。
4. 根据权利要求1所述的试验台,其特征在于:所述随动架上安装有三个压力传感器;所述三个压力传感器与多路放大器相连接,多路放大器对三个传感器的值求和,多路放大器输出端与一个测量显示控制仪相连,测量显示控制仪显示出多路放大器输出的实时参数。
5. 根据权利要求4所述的试验台,其特征在于:所述三个压力传感器上端的车轮托盘与随动架上端面采用沉头螺栓连接,在进行初定位安装后进行预紧,预紧力显示在所述测量显示控制仪上后,在测量显示控制仪上对该数值进行清零操作,以准确测试出试验台工作盘上 所承载的静态力或运动过程中的实时动载荷,并通过数据采集装置,收集到计算机中储存。
6. 根据权利要求5所述的试验台,其特征在于:所述随动架采用内中空的三角形支架,所述滑块安装于直线导轨上,该直线导轨为双导轨,采用主、副导轨基准装配方式安装在支撑机架上,用于抵消激振过程中产生的偏转力。”
复审请求人认为:(1)在伺服电机和滚珠丝杠之间采用传动箱进行传动,传动箱不仅可以起到降速增矩的作用,还可以降低试验测试台的整体质心高度,防止实验台倾倒;此外,还可通过同步带的可伸缩属性,在正反转过程中弥补由于伺服电机频繁的正反转切换带来的累积误差,避免由于直接刚性连接电机与滚珠丝杠造成的联轴器及换向器由于频繁正反转造成的惯性冲击,提高运行平稳度并降低运行噪声;(2)在传动箱的输入端及输出端,分别采用了带有一定锥形坡面角度的锥套作为涨紧套,并且锥套外圆锥面与同步带主动轮或从动轮的内锥面采用过盈配合的方式压紧,从而保证传递效率和传动可靠性和稳定性;(3)锥套与带轮的相配孔为半边孔,以及半边孔具体的配合形式是对比文件3没有公开的,也没给出相应启示;(4)随动架的侧边面安装由滑块的设计方式,可以保证随动架直线运动的平顺度与精度;(5)丝杠螺母上安装防转块,目的是为了避免在螺母进行由丝杠旋转引导的直线运动时,有可能在直线方向上产生的径向运动,而对比文件1中未在丝杠螺母副运行过程总加载额外线性度保障装置;(6)对比文件1并未公开本申请的止推止拉轴承组结构,通过止推止拉轴承的相互配合,保证滚珠丝杠在轴向不发生窜动。因此,本申请具备创造性。
经形式审查合格,国家知识产权局于2018年06月20日依法受理了该复审请求,并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中仍坚持原驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年01月22日向复审请求人发出复审通知书,指出:本申请权利要求1请求保护的技术方案与对比文件1的区别在于:(1)具有作为动力传递装置的传动箱,伺服电机的输出轴与传动箱输入端相连接,滚珠丝杠下轴端与传动箱输出端相连接,传动箱内装有由同步带连接的两个主、从动轮,按照设定的速比,将伺服电机的角位移输出并带动滚珠丝杠转动,传动箱内传动方式为带传动;(2)同步带主动轮内安装有一锥套,伺服电机的输出轴端与锥套相连接,同步带从动轮内装配有另一锥套,滚珠丝杠下轴端与该锥套相连接,锥套通过具有一定外倾角度的外圆锥面与同步带主动轮或从动轮的内锥面采用过盈配合的方式压紧,相配合孔为半边孔,即锥套上的两个光孔与同步带主动轮或从动轮上的两个螺纹孔分别组成完整孔,锥套上的另一个孔又与同步带主动轮或从动轮上的一个光孔组成一个完整孔;(3)随动架的侧边面安装有滑块,滑块套设于直线导轨上,直线导轨安装于支撑机架上;(4)丝杠螺母上安装有防转块,防转块外缘有伸出的三向凸起,在丝杠旋转时,螺母做直线往复运动,防转块的伸出凸起在外套筒内壁的滑槽内滑动;(5)滚珠丝杠下轴端安装有轴承组,轴承组由止推、止拉轴承共同组成,用于支撑滚珠丝杠及防止滚珠丝杠在运动过程中发生轴向窜动,双层螺母为双层防松螺母,轴承组下端还安装有支撑钢圈。对于区别(1),在伺服电机输出轴端连接传动箱是本领域公知常识,而且对于传动设计可采用带传动也是本领域容易想到的,在此基础上,区别(1)传动设计则是本领域技术人员容易想到的常规设计方式;对于区别(2),一部分技术特征被对比文件2公开,一部分被对比文件3公开,其余部分为本领域的常规设计方式;区别(3)为本领域技术人员的常用技术手段;区别(4)是本领域技术人员在对比文件1公开内容基础上容易想到的设计方式;对于区别(5),部分技术特征是本领域技术人员根据对比文件1和公知常识(参见文件4)的结合而容易想到的设计方式,其余技术特征也是本领域技术人员为了轴向固定轴承而容易想到的常规设计。因此,权利要求1相对于对比文件1-3和本领域公知常识的结合不具备创造性,不符合专利法第22条第3款的规定。从属权利要求2-6的附加技术特征或是被对比文件1公开或属于本领域技术人员的常规设计或常用技术手段,因此也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
复审请求人于2019年03月06日提交了意见陈述书,并提交了权利要求书的全文修改替换页,将权利要求4、5、6与权利要求1合并,成为新的权利要求1,其余权利要求不变。修改后的权利要求书如下:
“1、一种新型四分之一车辆高精度道路模拟试验台,其特征在于:其包括作为动力源的伺服电机、作为动力传递装置的传动箱、滚珠丝杠、内外套筒、前端法兰、随动架、导轨滑块及支撑机架;所述伺服电机的输出轴与所述传动箱输入端相连接,所述滚珠丝杠下轴端与所述传动箱输出端相连接,所述滚珠丝杠上安装有丝杠螺母,所述丝杠螺母与所述内套筒下端相连,所述内套筒上端安装有内套筒前端头,所述内套筒前端头上端与所述前端法兰相连接,所述前端法兰与所述随动架连接,所述随动架的侧边面安装有滑块,所述滑块套设于直线导轨上,所述直线导轨安装于所述支撑机架上;所述传动箱内装有由同步带连接的两个主、从动轮,按照设定的速比,将伺服电机的角位移输出并带动滚珠丝杠转动,进而带动所述丝杠螺母及其上的内套筒做直线往复运动;所述丝杠螺母上安装有防转块,所述防转块外缘有伸出的三向凸起,在丝杠旋转时,螺母做直线往复运动,防转块的伸出凸起在外套筒内壁的滑槽内滑动;所述滚珠丝杠下轴端安装有轴承组,轴承组由止推、止拉轴承共同组成,用于支撑滚珠丝杠及防止滚珠丝杠在运动过程中发生轴向窜动;轴承组下端安装双层防松螺母和支撑钢圈,用于固定和支撑轴承组;所述的传动箱内传动方式为带传动,由同步带连接着主、从动轮,所述同步带主动轮内安装有一锥套,所述伺服电机的输出轴端与所述锥套相连接;所述同步带从动轮内装配有另一锥套,所述滚珠丝杠的下轴端与该锥套相连接;所述锥套通过具有一定外倾角度的外圆锥面与所述同步带主动轮或从动轮的内锥面采用过盈配合的方式压紧,且相配孔为半边孔,即锥套上的两个光孔与同步带主动轮或从动轮上的两个螺纹孔分别组成完整孔,锥套上的另一个孔又与同步带主动轮或从动轮上的一个光孔组成一个完整孔;所述随动架上安装有三个压力传感器;所述三个压力传感器与多路放大器相连接,多路放大器对三个传感器的值求和,多路放大器输出端与一个测量显示控制仪相连,测量显示控制仪显示出多路放大器输出的实时参数;所述三个压力传感器上端的车轮托盘与随动架上端面采用沉头螺栓连接,在进行初定位安装后进行预紧,预紧力显示在所述测量显示控制仪上后,在测量显示控制仪上对该数值进行清零操作,以准确测试出试验台工作盘上所承载的静态力或运动过程中的实时动载荷,并通过数据采集装置,收集到计算机中储存;所述随动架采用内中空的三角形支架,所述滑块安装于直线导轨上,该直线导轨为双导轨,采用主、副导轨基准装配方式安装在支撑机架上,用于抵消激振过程中产生的偏转力。
2. 根据权利要求1所述的试验台,其特征在于:所述同步带为金属帘线橡胶材料构成,用于抵消正反转过程中带来的误差。
3. 根据权利要求1所述的试验台,其特征在于:所述外套筒上下端盖内圆面上设置油封 座槽,用于放置油封;在所述内外套筒内分别设置了上下限位缓冲装置,上限位缓冲装置安装于所述内套筒前端头下端,下限位缓冲装置安装于所述轴承组上端。”
复审请求人认为:(1)在伺服电机和滚珠丝杠之间采用传动箱进行传动,传动箱不仅可以起到降速增矩的作用,还可以降低试验测试台的整体质心高度,防止实验台倾倒;此外,还可通过同步带的可伸缩属性,在正反转过程中弥补由于伺服电机频繁的正反转切换带来的累积误差,避免由于直接刚性连接电机与滚珠丝杠造成的联轴器及换向器由于频繁正反转造成的惯性冲击,提高运行平稳度并降低运行噪声;对比文件1中不设传动箱,相当于给出相反技术启示,不能因为传动箱属于现有技术就否定将传动箱用于权利要求1的技术方案的创造性;(2)对于滑块在随动架侧面的安装位置、导轨在支撑机架上的安装长度、导轨滑块选型即安装过程中的力学分析计算及定位方法这三点,设计人付出创造性工作,才能得以保证随动架直线运动的平顺度与精度;(3)丝杠螺母上安装防转块,目的是为了避免在螺母进行由丝杠旋转引导的直线运动时,有可能在直线方向上产生的径向运动;(4)对比文件1并未公开本申请的止推止拉轴承组结构,通过止推止拉轴承的相互配合,保证滚珠丝杠在轴向不发生窜动;(5)对于随动架的具体结构和具体测量方法,对比文件1-3均没有公开,也不属于本领域技术人员的常规选择;(6)多个区别技术特征是有机结合的,不能将特征割裂也不能将多个区别技术特征和本发明所要解决的技术问题分离开来;对比文件1-3仅为相关或相似关系,但其结构和工作原理具有显著差别,无论本领域技术人员将对比文件1至3如何结合,也不能获得权利要求1的技术方案,对比文件1-3也没有给出区别技术特征的技术启示,本领域技术人员没有动机将多个区别技术特征应用于同一技术方案中,不能以“可以结合实际需要选择使用”否定本发明的创造性,不能因为一项新的发明创造采用了现有的而不是全新的技术特征,就否定其创造性,例如,为了设计电源电路零电压零电流导通或关断,必然在原有电源电路上改进,很有可能设置一个电容或电感就能实现电源电路零电压零电流导通或关断,但此种电路结构相对于现有技术存在创造性。综上所述,本申请具备创造性。
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以依法作出审查决定。
二、决定的理由
(一)审查文本的认定
在复审程序中,复审请求人于2018年04月17日和2019年03月06日分别提交了权利要求书的全文修改替换页。经审查,2018年04月17日和2019年03月06日所作修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。因此,本决定以申请日2015年05月15日提交的说明书第1-44段、说明书摘要及摘要附图,2015年07月24日提交的说明书附图图1-12,以及2019年03月06日提交的权利要求第1-3项为基础作出。
(二)关于本申请是否符合专利法第22条第3款的规定
专利法第22条第3款规定,创造性是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质性特点和进步。
如果一项权利要求所要求保护的技术方案与作为最接近现有技术的对比文件之间存在区别技术特征,其中,一部分区别技术特征被其他对比文件公开,且其所起的作用与其在本申请中为解决实际技术问题所起作用相同,另一部分区别技术特征是本领域技术人员容易想到的,其余区别技术特征是本领域技术人员的常用技术手段,那么对于本领域技术人员来说,该项权利要求相对于这些对比文件和本领域技术人员的常用技术手段的结合不具备创造性。
具体到本案:
1、权利要求1不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
权利要求1要求保护一种新型四分之一车辆高精度道路模拟试验台。对比文件1公开了一种车辆四分之一悬架模拟工况多功能试验台,并具体公开了如下内容(说明书第19-24段,附图1、3、5):
试验台包括T型槽底座1、实验台支撑架2、作动台架组件21和车辆悬架组件17,T型槽底座1的一侧安装实验台支撑架2,T型槽底座1的另一侧安装作动台架组件21,作动台架组件21上安装车辆悬架组件17(说明书第19段)。
作动台架组件21包括内套筒31、外套筒38和台架39;外套筒38底部固定伺服电机22,伺服电机22轴通过连接套28与滚珠丝杠29相连,在外套筒38底面隔板上下分别安装平面轴承25、26,第一个平面轴承26上用连接套28压紧,第二个平面轴承25下用两个圆螺母23,24锁紧,在外套筒38底面隔板上,第一个平面轴承26外侧设置缓冲块27;内套筒31底部与滚珠丝杠29的一端连接,滚珠丝杠29的另一端与缓冲垫36、限位块30相连,托盘33用固定销35与内套筒31上部连接,并用紧固套34锁紧,托盘33上安装工作盘32;外套筒38中部架在台架39端面上,内套筒31安装在外套筒38内部,内套筒31侧面安装滑动导轨37,而外套筒侧面安装滑动导轨37的滑块(说明书第21段)。
被测量的车辆悬架组件17中的轮胎50放置在工作盘32上(说明书第22段)。
作实际工况试验时,伺服电机22在计算机系统的控制下发生旋转,输出设定的激振信号,模拟实际路面状况,由连接套28传递给滚珠丝杠29,又有滚动轴承25、26允许相对转动,并被圆螺母23、24固定,因此滚珠丝杠螺母顶动内套筒31上下运动,内套筒31上端连接紧固套34、托盘33、工作盘32,拉线式位移传感器20测量作动台架输出位移,模拟实际路面不平度。配重后挡板6、配重板7、悬架前挡板8在减震器的带动下,沿滑动导轨5作垂直运动,模拟实际车体中悬架簧上部分的运动(说明书第24段)。
将本申请权利要求1请求保护的技术方案与对比文件1公开的内容相比,对比文件1虽然为一种车辆四分之一悬架模拟工况多功能试验台,但该试验台是通过模拟实际路面状况来对悬架进行试验,因此,对比文件1的试验台也相当于本申请权利要求1的“新型四分之一车辆高精度道路模拟试验台”;
对比文件1的伺服电机22相当于本申请权利要求1的“作为动力源的伺服电机”,对比文件1的滚珠丝杠29相当于本申请权利要求1的“滚珠丝杠”,对比文件1的内套筒31、外套筒38相当于本申请权利要求1的“内外套筒”,对比文件1的托盘33相当于本申请权利要求1的“前端法兰”,对比文件1的工作盘32相当于本申请权利要求1的“随动架”,对比文件1的实验台支撑架2相当于本申请权利要求1的“支撑机架”;
对比文件1中,内套筒31底部与滚珠丝杠29的一端连接,滚珠丝杠螺母顶动内套筒31上下运动,从附图3可见,滚珠丝杠29上安装有丝杠螺母,丝杠螺母与内套筒31的下端相连,因此,对比文件1公开了本申请权利要求1的“所述滚珠丝杠上安装有丝杠螺母,所述丝杠螺母与所述内套筒下端相连”;对比文件1中,托盘33用固定销35与内套筒31上部连接,并用紧固套34锁紧,托盘33上安装工作盘32,从附图3可见,托盘33是与内套筒31的前端头的上端连接,因此,对比文件1相当于公开了本申请权利要求1的“所述内套筒上端安装有内套筒前端头,所述内套筒前端头上端与所述前端法兰相连接,所述前端法兰与所述随动架连接”;对比文件1中,伺服电机22在计算机系统的控制下发生旋转,输出设定的激振信号,模拟实际路面状况,由连接套28传递给滚珠丝杠29,滚珠丝杠螺母带动内套筒31上下运动,相当于公开了本申请权利要求1的“滚珠丝杠转动,进而带动所述丝杠螺母及其上的内套筒做直线往复运动”;对比文件1中,在外套筒38底面隔板上下分别安装平面轴承25、26,第一个平面轴承26上用连接套28压紧,第二个平面轴承25下用两个圆螺母23,24锁紧,可见,对比文件1公开了本申请权利要求1的轴承下安装双层螺母,用于固定和支撑轴承。
因此,本申请权利要求1请求保护的技术方案与对比文件1的区别在于:
(1)具有作为动力传递装置的传动箱,伺服电机的输出轴与传动箱输入端相连接,滚珠丝杠下轴端与传动箱输出端相连接,传动箱内装有由同步带连接的两个主、从动轮,按照设定的速比,将伺服电机的角位移输出并带动滚珠丝杠转动,传动箱内传动方式为带传动;
(2)同步带主动轮内安装有一锥套,伺服电机的输出轴端与锥套相连接,同步带从动轮内装配有另一锥套,滚珠丝杠下轴端与该锥套相连接,锥套通过具有一定外倾角度的外圆锥面与同步带主动轮或从动轮的内锥面采用过盈配合的方式压紧,相配合孔为半边孔,即锥套上的两个光孔与同步带主动轮或从动轮上的两个螺纹孔分别组成完整孔,锥套上的另一个孔又与同步带主动轮或从动轮上的一个光孔组成一个完整孔;
(3)随动架的侧边面安装有滑块,滑块套设于直线导轨上,直线导轨安装于支撑机架上;随动架采用内中空的三角形支架,滑块安装于直线导轨上,该直线导轨为双导轨,采用主、副导轨基准装配方式安装在支撑机架上,用于抵消激振过程中产生的偏转力;
(4)丝杠螺母上安装有防转块,防转块外缘有伸出的三向凸起,在丝杠旋转时,螺母做直线往复运动,防转块的伸出凸起在外套筒内壁的滑槽内滑动;
(5)滚珠丝杠下轴端安装有轴承组,轴承组由止推、止拉轴承共同组成,用于支撑滚珠丝杠及防止滚珠丝杠在运动过程中发生轴向窜动,双层螺母为双层防松螺母,轴承组下端还安装有支撑钢圈;
(6)随动架上安装有三个压力传感器,三个压力传感器与多路放大器相连接,多路放大器对三个传感器的值求和,多路放大器输出端与一个测量显示控制仪相连,测量显示控制仪显示出多路放大器输出的实时参数;三个压力传感器上端的车轮托盘与随动架上端面采用沉头螺栓连接,在进行初定位安装后进行预紧,预紧力显示在所述测量显示控制仪上后,在测量显示控制仪上对该数值进行清零操作,以准确测试出试验台工作盘上所承载的静态力或运动过程中的实时动载荷,并通过数据采集装置,收集到计算机中储存。
基于上述区别技术特征,可以确定该权利要求实际要解决的技术问题是:如何降低伺服电机的转速并增加输出转矩并提高传动箱传动的可靠性,如何保证直线垂直运动的平顺度和精度以及防止丝杠螺母转动,从而提高检测精度。
对于区别技术特征(1),对比文件1已经公开了伺服电机22通过连接套28与滚珠丝杠29直接连接,而在本领域中,为了变扭变速而通常在伺服电机的输出轴端连接传动箱输入端是本领域技术人员的公知常识,对于传动箱内的传动机构,通常为带传动、链条传动以及齿轮传动等等,这里根据具体的工况需求,即需频繁变向,则选择具有良好弹性能缓和冲击及振动的带传动,这是本领域技术人员容易想到的;在选择带传动后,滚珠丝杠下轴端需与传动箱输出端相连接,传动箱内装有由同步带连接的两个主、从动轮,按照设定的速比,将伺服电机的角位移输出并带动滚珠丝杠转动,则是本领域技术人员容易想到的常规设计方式。这里具体可参见文件5-7,文件5(CN103837339A,公开日期为2014年06月04日):其为一种动态伺服力驱动系统,伺服电机2轴上的主同步带轮通过同步带5驱动从同步带轮6,从同步带轮6通过键与丝杠11连接(说明书第22段,附图1);文件6(CN103817201A,公开日期为2014年05月28日):具有伺服电机1,并具有电机带轮3(主动轮)和丝杆带轮(从动轮),利用两个带轮来转动丝杆螺母(说明书第17段,附图1);文件7(CN103818465A,公开日期为2014年05月28日):电机1的转动轴6上设有第一带轮4,滚珠丝杠3靠近转动轴的一段设有第二带轮5,第一带轮4和第二带轮5之间通过皮带连接,在突然启动时,皮带会有一定缓冲余地(说明书第10-11段,附图1)。由此可见,通过文件5-7也可表明,在电机和丝杠之间设置带传动的传动箱,是本领域的一种常规的设计方式。
对于区别技术特征(2),首先对比文件2公开了一种电机皮带轮,并具体公开了如下内容(说明书第3页倒数第1-2段,附图1):开口锥套3外锥面放入皮带轮5的锥孔内,开口锥套3(具有外圆锥面)套在电机轴5上,安装皮带轮5时,紧固螺丝钉1将开口锥套3紧紧压入皮带轮6的锥孔(具有内锥面)里,使开口锥套3内径缩小实现与电机轴4的配合(即过盈配合)。可见,区别技术特征(2)中的主动轮内安装有一锥套,电机的输出轴端与锥套相连接,锥套通过具有一定外倾角度的外圆锥面与主动轮内锥面采用过盈配合的方式压紧已经被对比文件2公开,且其在对比文件2中所起的作用与其在本申请权利要求1中为解决其技术问题所起的作用相同,都是用于提高传动箱传动的可靠性,也就是说对比文件2给出了将上述技术特征用于该对比文件1以解决其技术问题的启示。同时,为了使得从动轮也能够可靠带动丝杠转动,在同步带从动轮内装配有另一锥套,滚珠丝杠的下轴端与该锥套相连接,也是本领域技术人员可根据对比文件2公开的上述内容容易想到的常规设计。
此外,对于锥套与带轮的固定,对比文件3公开了一种皮带轮,并具体公开了如下内容(说明书第11-12段,附图1):皮带轮1的中心孔的内壁上设有两个半圆螺纹通孔和一个半圆螺纹盲孔分别与锥套2外壁上的两个半圆螺纹盲孔和一个半圆螺纹通孔相配合,皮带轮1上的两个半圆螺纹通孔上安装有螺栓5,锥套2的外壁上两个半圆螺纹盲孔与一个半圆螺纹通孔呈90度分布。可见,区别技术特征(2)中的相配孔为半边孔,锥套上的两个孔与带轮的两个螺纹孔组成完成孔,锥套上的另一个孔又与带轮的另一个孔组成完整孔已经被对比文件3公开,且其在对比文件3中所起的作用与其在本申请权利要求1中为解决其技术问题所起的作用相同,都是用于紧密组装锥套与带轮,也就是说对比文件3给出了将上述技术特征用于该对比文件1以解决其技术问题的启示。另外,对于一个完整孔是光孔与螺纹孔相配,具体参见百度百科词条“锥套皮带轮”(https://baike.baidu.com/history/锥套皮带轮/6655924/58437754, 2010年06月03日创建,2014年03月31日修改发布):锥套与皮带轮相配处的孔都是半边的,并且锥套上的两个光孔与带轮上的两个螺纹孔分别组成了一个完整的孔,锥套上的一个螺纹孔又与皮带轮上的一个光孔组成了一个完整的孔;在装配时,将两个螺钉上在皮带轮的两个螺纹孔中,随着螺钉在皮带轮上的螺纹孔中不断拧紧,螺纹作用将螺钉推向皮带轮上锥孔的小段,而锥形套上的两个光孔并没有完全加工穿,这样,当螺钉的头部抵住光孔的底部时,就将力传递给了锥套,锥套就相对于皮带轮向皮带轮的锥孔的小端运动,这时因为锥度的原因,锥套就不断抱紧轴,而轴又反作用于锥套,再作用于皮带轮,这样皮带轮、锥套以及轴就紧密组装在一起。由此可见,完整孔是光孔与螺纹孔相配,这是本领域的常用技术手段。再者,同步带主动轮和从动轮上都设计成光孔与螺纹孔配合方式,也是本领域的常规设计方式。
对于区别技术特征(3),本领域中为了保证移动部件的直线度和刚度,以及设备的稳定性通常通过设置滑动导轨来保证是本领域技术人员的常用技术手段,具体参见文件8-10,文件8(CN102539171A,公开日期为2012年07月04日):用于固定车轮的中板9通过导轨4及导轨滑块5沿所述立柱27作往复直线运动,实现模拟路面的目的(说明书第28段和第36段,附图1);文件9(CN203732230U,公告日期为2014年07月23日):振动台16上连接有橡胶垫片15,非簧载质量横板14与橡胶垫片15相连接,振动台16在控制系统控制下输出模拟路面实际随机路面状况的振动位移,横板14两端均设有导轨支架2,导轨支架2上设置有与横板14位置对应的下导轨20(说明书第35-36段,附图1);文件10(CN203824726U,公告日期为2014年09月10日):激振器2的两侧设有导柱10,导柱10上有导向滑块,非簧载质量和簧载质量连接配合在导向滑块上的滑块(说明书第10段,附图1)。由此可知,在随动架的侧边面安装滑块,与支撑机架上的直线导轨配合,是本领域技术人员面临如何保证随动架上下移动的直线度以提高试验精度所容易想到的常规设计。此外,为了方便随动架与支撑机架以滑块导轨方式连接,将随动架设计成内中空的三角形支架,是本领域技术人员容易想到的,此外,滑块安装于双直线导轨上,采用主、副导管基准装配方式安装在支撑机架上,用于抵消激振过程中产生的偏转力,增加试验装置的可靠性,也属于本领域技术人员容易想到的导轨设计方式。
根据区别技术特征(4)可知本申请是在丝杠螺母上设置有防转块,防转块的凸起嵌入外套筒内壁的滑槽,防止丝杠螺母转动,因此也是进一步防止其上连接的内套筒转动,这在对比文件1中也具有类似结构,对比文件1中,在与丝杠螺母连接的内套筒31侧面安装滑动导轨37,而外套筒侧面安装滑动导轨37的滑块,由于导轨和滑块的配合,也使得内套筒和丝杠螺母不会发生转动,因此,凸起的导轨或滑块结构本身就为一种防转块结构;由于丝杠螺母和内套筒都是一同要垂直上下运动,因此,防转块结构设置在丝杠螺母上或是设置在内套筒上,都是本领域的常规选择,由此可知,在对比文件1公开的内容下,本领域技术人员容易想到,将防转块结构设置在丝杠螺母上,在丝杠旋转时,螺母做直线往复运动,防转块的伸出凸起在外套筒内壁的滑槽内滑动是本领域技术人员容易想到的。此外,为了提高刚度和可靠性,防转块外缘有伸出的三向凸起,也是本领域技术人员容易想到的常规设计方式。
对于区别技术特征(5),对比文件1公开了(参见附图5)具有平面轴承25、26,由图5可知,平面轴承25、26安装在滚珠丝杠29下端并且用于支撑滚珠丝杠29,并且由附图5可知,平面轴承25、26具体为推力轴承,也即为止推轴承;并且在本领域中,双向推力轴承为常用的推力轴承使用方式,可以承受两个方向的轴向载荷(即推和拉),参见文件4(“机械设计”,黄德祖,第226页,北京理工大学出版社,1992年06月),其公开了双向推力轴承为一种推力角接触轴承,双向推力轴承能承受两个方向的轴向载荷。因此,滚珠丝杠下轴端安装有轴承组,轴承组由止推、止拉轴承共同组成,是本领域技术人员可以根据对比文件1公开的上述内容并结合上述公知常识容易想到的常规设计,而用于支撑滚珠丝杠及防止滚珠丝杠在运动过程中发生轴向窜动的技术效果也是显而易见的。对比文件1中在轴承下端安装双层螺纹,而为了更可靠固定和支撑轴承组,该双层螺纹为双层防松螺母,并且还具有支撑钢圈,是本领域技术人员为了轴向固定轴承所容易想到的。
对于区别技术特征(6),在本领域中,检测轮胎在试验过程中的接触力情况是本领域技术人员容易想到的常规技术手段;因此在随动架上安装三个压力传感器,是本领域技术人员为了检测试验时的接触力所容易想到的;而将三个压力传感器与多路放大器相连接,多路放大器是对三个传感器的值求和,多路放大器输出端与一个测量显示控制仪相连,测量显示控制仪显示出多路放大器输出的实时参数,则是本领域技术人员在进行压力传感器的数据采集及处理时所采取的常规技术手段。三个压力传感器上端的车轮托盘与随动架上端面采用沉头螺栓连接,在进行初定位安装后进行预紧,预紧力显示在测量显示控制仪上后,在测量显示控制仪上对该数值进行清零操作,以准确测试出试验台工作盘上所承载的静态力或运动过程中的实时动载荷,并通过数据采集装置,收集到计算机中储存,是本领域技术人员面临如何安装、校准压力传感器以及测量显示存储数据的常规技术手段。
对于复审请求人的争辩意见,合议组认为:
(1)首先,在机械设计中,其总体布置的一个基本要求就是力求降低质心高度、尽量对称布置、减小偏置等等,而且在机械传动设计中,传动装置例如传动箱是普遍采用的用于传动的中间设备,因此,对于本领域技术人员容易想到,将对比文件1的伺服电机放置在底座,中间加入相应传动装置。再者,对于传动箱内的传动机构,通常为带传动、链条传动以及齿轮传动等等,这里根据具体的工况需求,即需频繁变向,则选择具有良好弹性能缓和冲击及振动的带传动,这是本领域技术人员容易想到的,而且上述文件5-7也证明了电机和滚珠丝杠之间设计有同步皮带轮属于本领域技术人员的常规设计方式。
对比文件1中未设有传动箱,并不意味着对比文件1给出相反启示,在机械设计中,在电机后设有相应传动装置是非常常见的,因此,在对比文件1中加入传动箱属于本领域的常规设计,同理也就是说,权利要求1中具有传动箱并不能使得该本申请具备创造性。
(2)在本领域中为了保证移动部件的直线度及刚度而通过设置滑动导轨来保证是本领域技术人员的常规技术手段,具体可参见评述区别技术特征(3)而引用的文件8-10,在随动架的侧边面安装滑块,与支撑机架上的直线导轨配合,是本领域技术人员面临如何保证随动架上下移动的直线度以提高试验精度所容易想到的常规设计。此外,对于导轨在支撑机架上的安装长度,在权利要求中并未涉及,并且,该长度也可根据随动架的行程来确定,并不需要付出创造性劳动;再者,对于导轨滑块的选型等,也是本领域技术人员为了抵消激振过程中产生的偏转力,增加试验装置的可靠性,而容易想到的导轨设计方式。
(3)根据在上述区别技术特征(4)的评述中可知,对比文件1中实际上也具有防转结构,而该防转结构设计在内套筒上(即内套筒与外套筒导轨滑块配合方式);对比文件1和本申请一样,都是丝杠螺母带动内套筒垂直运动,防转结构设置在内套筒或是设置在丝杠螺母上,效果大致相同,都可以防止垂直运动发生径向转动,因此,将丝杠螺母上加上防转块结构是本领域技术人员根据对比文件1公开的内容容易想到的。
(4)对比文件1的平面轴承即为推力轴承,并且在本领域中,双向推力轴承为常用的推力轴承使用方式,可以承受两个方向的轴向载荷(即推和拉)(参见文件4:“机械设计”,黄德祖,第226页,北京理工大学出版社,1992年6月)。因此,所述滚珠丝杠下轴端安装有轴承组,轴承组由止推、止拉轴承共同组成,是本领域技术人员可以根据对比文件 1公开的上述内容并结合上述公知常识容易想到的常规设计。
(5)对于试验台来说,一般都要设有相应检测元件,根据检测元件的输出产生试验结果,对于权利要求1中的具体测量方法,即测量压力和载荷的方法,需要设有压力传感器,对于本领域技术人员来说是显而易见的;此外,对于多个压力传感器的处理方法以及压力传感器安装等,都属于本领域的常规设计,并不需要付出创造性劳动;为了方便随动架与支撑机架以滑块导轨方式连接并保持上下运动的稳定性,将随动架设计成内中空的三角形支架,从而增加与导轨的连接面积,是本领域技术人员容易想到的,此外,对于双导轨的设计,也属于本领域技术人员为增加试验装置的可靠性而容易想到的导轨设计方式。
(6)在创造性考虑上,合议组并非只是依靠每个独立特征,而是考虑了技术方案的整个技术构思,对比文件1与本申请在工作原理上是完全一样的,都是通过丝杠螺母上下运动带动随动架上下运动,模拟实际道路情况。至于设备结构,基本功能部件也都是一样的,即都是通过电机带动丝杠转动,使得丝杠螺母上下运动,进而带动随动架上下运动,考虑到对比文件1也具有防转结构,因此本申请与对比文件区别主要在于,电机通过传动箱与丝杠连接,在随动架侧设有滑块,在前评述中也结合了该区别特征所能达到的技术效果以及发明实际解决的技术问题分析了所要保护的技术方案对于本领域技术人员是显而易见的。
另外,对于复审请求人指出的电容电感示例,如果设置一个电容或电感实现电源电路零电压零电流导通或关断,这样的技术手段是本领域的常规设计,其效果是本领域技术人员可以预料得到的,不能认为其对原有电源电路的改进具有创造性的高度,就本案而言,现有技术中,降低质心是常规机械设计要求,因此将电机下置是本领域技术人员容易想到的,此外,带传动的传动箱也是本领域常用的中间传动机构,可以传递动力、变速变矩、缓和冲击和振动,也就是说,现有技术给出了将这些区别用于对比文件1的启示,对比文件1中设有传动箱和滑块导轨,效果也都是可以预料的,因此,本申请权利要求不具备创造性。
因此,复审请求人的争辩意见不成立。
由此可知,在对比文件1的基础上结合对比文件2-3和本领域技术人员的常用技术手段得到权利要求1请求保护的技术方案,对本领域普通技术人员来说是显而易见的,权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2、权利要求2不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
权利要求2对权利要求1作了进一步限定。同步带为金属帘线橡胶材料构成,用于抵消正反转过程中带来的误差,是本领域技术人员为了提高带传动精度所采取的常规技术选择。因此,在其引用的权利要求1不具备创造性的情况下,权利要求2也不具备创造性。
3、权利要求3不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
权利要求3对权利要求1作了进一步限定。对比文件1公开了如下内容(说明书第21段,附图3):在外套筒38底面隔板上,第一个平面轴承26外侧设置缓冲块27(该缓冲块27相当于本申请的外套内的下限位缓冲装置);内套筒31底部与滚珠丝杠29的一端连接,滚珠丝杠29的另一端与缓冲垫36、限位块30(缓冲垫36、限位块30相当于本申请的安装于内套筒前端头的上限位缓冲装置)相连。由此可见,权利要求3的附加技术特征“在所述内外套筒内分别设置了上下限位缓冲装置,上限位缓冲装置安装于所述内套筒前端头下端,下限位缓冲装置安装于所述轴承组上端”已经被对比文件1公开。此外,外套筒上下端盖内圆面上设置油封座槽,用于放置油封,是本领域技术人员为了对润滑油进行密封所采取的常规设计。因此,在其引用的权利要求1不具备创造性的情况下,权利要求3也不具备创造性。
综上所述,本申请的权利要求1-3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年1月02日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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