Urteil des BPatG, Az. 7 W (pat) 363/04

BPatG: stand der technik, patentanspruch, patentfähige erfindung, ausdehnung, härte, luft, einspruch, behandlung, eingrenzung, gehalt
BUNDESPATENTGERICHT
7 W (pat) 363/04
_______________
(Aktenzeichen)
Verkündet am
9. Mai 2007
B E S C H L U S S
In der Einspruchssache
betreffend das Patent 100 59 903
hat der 7. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf
die mündliche Verhandlung vom 9. Mai 2007 unter Mitwirkung …
BPatG 154
08.05
- 2 -
beschlossen:
Das Patent wird widerrufen.
G r ü n d e
I
Gegen die am 15. Juli 2004 veröffentlichte Erteilung des Patents 100 59 903 mit
der Bezeichnung „Kolben mit Verschleißschutzschicht“ hat die
A… GmbH in B…
am 14. Oktober 2004 Einspruch erhoben.
Sie macht geltend, dass der Gegenstand des Streitpatents gegenüber dem Stand
der Technik nicht patentfähig sei.
Zum Stand der Technik sind von der Einsprechenden die folgenden Druckschriften
genannt worden:
D1 DE 199 02 864 A1
D2 DE 195 19 535 A1
D3 BARNIKEL, J.
;BERGMANN, H.W., REICHSTEIN, S., Auf-
bau und Eigenschaften von lasernitrierten Randschichten auf
Aluminiumwerkstoffen, in: HTM, Band 53, Heft 5, S. 337 -
342.
- 3 -
Mit Schriftsatz vom 25. April 2007 hat die Einsprechende ihren Einspruch zurück-
genommen.
Die Patentinhaberin widerspricht der Auffassung der Einsprechenden in allen
Punkten und legt in der mündlichen Verhandlung vom 9. Mai 2007 neue Ansprü-
che 1 bis 7 gemäß Hilfsanträgen 1 bis 5 vor.
Die Patentinhaberin erachtet den Patentgegenstand nach jeder der vorgeschlage-
nen Fassungen der Patentansprüche nicht durch den entgegengehaltenen Stand
der Technik nahegelegt. Sie beantragt,
das Patent aufrecht zu erhalten in der erteilten Fassung (Haupt-
antrag),
hilfsweise jeweils mit den Patentansprüchen 1 bis 7 nach Hilfsan-
trägen 1 bis 5.
Die geltenden Patentansprüche 1 nach Hauptantrag und Hilfsanträgen 1 bis 5
lauten:
Hauptantrag:
Kolben aus einer nitridbildenden Basislegierung für eine Verbren-
nungskraftmaschine mit einem Kolbenschaft und Ringnuten, der
mittels eines Laserstrahls zumindest in Teilbereichen eine Härtung
erfahren hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung durch
Umsetzung eines Werkstoffes der Basislegierung in einer Stick-
stoffatmosphäre oder an der Luft erzeugt ist mit einer Härte von
bis zu 1230 HV und einer Dicke von bis zu 100 μm, so dass in den
Teilbereichen fein verteiltes AlN-Dispersoid vorliegt und die
Dispersoide in einer Ausdehnung von bis zu 100 nm homogen
verteilt vorliegen.
- 4 -
Hilfsantrag 1:
Kolben aus einer nitridbildenden, aluminiumhaltigen Basislegie-
rung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Kolbenschaft
und Ringnuten, der mittels eines Laserstrahls zumindest in einer
Ringnut und/oder an dem Kolbenschaft eine Härtung erfahren hat,
dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung durch Umsetzung ei-
nes Werkstoffes der Basislegierung in einer Stickstoffatmosphäre
oder an der Luft erzeugt ist mit einer Härte von bis zu 1230 HV
und einer Dicke von bis zu 100 μm, so dass in den Teilbereichen
fein verteiltes AlN-Dispersoid vorliegt und die Dispersoide in einer
Ausdehnung von bis zu 100 nm homogen verteilt vorliegen.
Hilfsantrag 2:
Kolben aus einer nitridbildenden, aluminiumhaltigen Basislegie-
rung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Kolbenschaft
und Ringnuten, der mittels eines Laserstrahls zumindest in einer
Ringnut eine Härtung erfahren hat, dadurch gekennzeichnet, dass
die Härtung durch Umsetzung eines Werkstoffes der Basislegie-
rung in einer Stickstoffatmosphäre oder an der Luft erzeugt ist mit
einer Härte von bis zu 1230 HV und einer Dicke von bis zu
100 μm, so dass in den Teilbereichen fein verteiltes AlN-Disper-
soid vorliegt und die Dispersoide in einer Ausdehnung von bis zu
100 nm homogen verteilt vorliegen.
Hilfsantrag 3:
Kolben aus einer nitridbildenden, aluminiumhaltigen Basislegie-
rung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Kolbenschaft
und Ringnuten, der mittels eines Laserstrahls zumindest in einer
- 5 -
Ringnut, ausschließlich an den Flanken, eine Härtung erfahren
hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung durch Umsetzung
eines Werkstoffes der Basislegierung in einer Stickstoffat-
mosphäre oder an der Luft erzeugt ist mit einer Härte von bis zu
1230 HV und einer Dicke von bis zu 100 μm, so dass in den Teil-
bereichen fein verteiltes AlN-Dispersoid vorliegt und die Disper-
soide in einer Ausdehnung von bis zu 100 nm homogen verteilt
vorliegen.
Hilfsantrag 4:
Kolben aus einer nitridbildenden, aluminiumhaltigen Basislegie-
rung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Kolbenschaft
und Ringnuten, der mittels eines Laserstrahls zumindest in einer
Ringnut, ausschließlich an den Flanken, eine Härtung erfahren
hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung durch Umsetzung
eines Werkstoffes der Basislegierung in einer Stickstoffatmo-
sphäre oder an der Luft erzeugt ist mit einer Härte von bis zu
1230 HV und einer Dicke von bis zu 100 μm, so dass in den Teil-
bereichen fein verteiltes AlN-Dispersoid vorliegt und die Disper-
soide in einer Ausdehnung von bis zu 100 nm homogen verteilt
vorliegen, und dass Si-Partikel mit einem Dentritenarmabstand
unter 200 nm vorliegen.
Hilfsantrag 5:
Kolben aus einer nitridbildenden, aluminiumhaltigen Basislegie-
rung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Kolbenschaft
und Ringnuten, der mittels eines Laserstrahls zumindest in einer
Ringnut, ausschließlich an den Flanken, eine Härtung erfahren
hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung durch Umsetzung
- 6 -
eines Werkstoffes der Basislegierung in einer Stickstoffat-
mosphäre oder an der Luft erzeugt ist mit einer Härte von bis zu
1230 HV und einer Dicke von bis zu 100 μm, so dass in den Teil-
bereichen fein verteiltes AlN-Dispersoid vorliegt und die Disper-
soide in einer Ausdehnung von bis zu 100 nm homogen verteilt
vorliegen, und dass Si-Partikel mit einer Kristallitgröße von weni-
ger als 1 mm und einem Dentritenarmabstand unter 200 nm vor-
liegen.
Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind in den erteilten Patentansprüchen 2 bis 8
(Hauptantrag) bzw. in den Patentansprüchen 2 - 7 (Hilfsanträge) angegeben. Zum
Wortlaut dieser Ansprüche wird auf die Akte verwiesen.
Gemäß Abs. [0009] der Streitpatentschrift liegt die Aufgabe zugrunde, einen gat-
tungsgemäßen Kolben dahingehend zu optimieren, dass seine Verschleißeigen-
schaften wesentlich verbessert werden.
II
1. Der Einspruch ist durch das PatG § 147 Abs. 3 Satz 1 Ziff. 1 in der Fassung
des Kostenbereinigungsgesetzes Art. 7 Nr. 37 vom 13. Dezember 2001, geändert
durch das Gesetz zur Änderung des Patentgesetzes und anderer Vorschriften des
gewerblichen Rechtsschutzes Art. 1 Nr. 2 vom 9. Dezember 2004 dem Beschwer-
desenat des Bundespatentgerichts zur Entscheidung zugewiesen.
2. Der frist- und formgerecht erhobene Einspruch ist zulässig. Er hat in der Sa-
che auch Erfolg.
- 7 -
Der Gegenstand des angefochtenen Patents stellt in keiner der nach Hauptantrag
oder Hilfsanträgen 1 bis 5 geltenden Fassungen der Patentansprüche eine pa-
tentfähige Erfindung i. S. d. PatG §§ 1 bis 5 dar.
Als hier zuständiger Fachmann ist ein Maschinenbauingenieur mit langjähriger
Erfahrung bei der Konstruktion von Kolben für Brennkraftmaschinen anzusehen,
der über vertiefte kolbenspezifische Werkstoffkenntnisse verfügt. Dieser Fach-
mann liest insbesondere auch Fachzeitschriften zu den genannten Fachrichtun-
gen, deren Inhalt ihn fachlich in Hinblick auf seine Tätigkeit informieren und wei-
terbilden.
2.1 Zum
Hauptantrag:
Der Gegenstand des Patentanspruchs 1 nach Hauptantrag mag neu sein, er be-
ruht jedoch nicht auf einer erfinderischen Tätigkeit.
Der Fachzeitschriftartikel der D3 betrifft den Aufbau und die Eigenschaften von
lasernitrierten Randschichten auf Aluminiumwerkstoffen. Sein Inhalt richtet sich an
ein Fachpublikum, insbesondere an Ingenieure im Bereich der Automobilindustrie
(s. insbes. 1. Abs.). Diesem Artikel wird der hier zuständige Fachmann seine Auf-
merksamkeit schon allein deshalb zuwenden, da er aus seiner täglichen Praxis
Aluminiumwerkstoffe für den Brennkraftmaschinenbau, insbesondere für die ein-
zelnen Komponenten Zylinderblock, Zylinderkopf und Kolben, kennt und bereits im
ersten Absatz der D3 durch den Hinweis auf die in dem Artikel behandelte Ver-
schleißproblematik von Aluminiumlegierungen neue Erkenntnisse erwarten kann.
Unbestritten entnimmt der Fachmann diesem Artikel (S. 337, linke Spalte, letzter
Absatz, rechte Spalte, 2. und 3. Absatz, S. 338, rechte Spalte, 2. Absatz, im Mit-
telbereich) die im kennzeichnenden Teil des erteilten Patentanspruchs 1 genann-
ten Merkmale, wonach die Härtung durch Umsetzung eines Werkstoffes der Ba-
sislegierung, in der D3 entweder Reinaluminium oder eine Aluminiumlegierung, in
- 8 -
einer Stickstoffatmosphäre oder an der Luft erzeugt ist, wobei durch Nitrierung
eine Härte von bis zu 1230 HV erreichbar ist. Ferner erzeugt die mit dieser Be-
handlung erreichte Härtung eine Schichtdicke, dargestellt in Bild 4 für den Werk-
stoff AlSi10, von ca. 10 μm und liegt damit im beanspruchten Bereich von bis zu
100 μm. Außerdem liegt in der Härteschicht fein verteiltes AlN-Dispersoid in einer
Ausdehnung von bis zu 100 nm homogen verteilt vor (vgl. auch Bild 2).
Auch weitere, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannte Merkmale des
Streitpatents sind bereits in der D3 offenbart, nämlich dass die Härtung an einer
nitridbildenden Basislegierung durch einen Laserstrahl durchgeführt wird (S. 337,
rechte Spalte, 2. und 3. Abs.). Darüber hinaus ergeben sich für den Fachmann
nicht nur Hinweise darauf, die in der D3 offenbarte Härtungsmethode ausschließ-
lich im Bereich der Zylinderlaufflächen von Brennkraftmaschinen anzuwenden,
weil nur hierzu beispielhaft Verschleißversuche erläutert werden, sondern er ent-
nimmt auf S. 339 im letzten Satz des 2. Absatzes der linken Spalte den konkreten
Hinweis darauf, dass das in der D3 dargestellte Härteverfahren auch für die Be-
handlung der meisten AlSi-Kolbenlegierungen geeignet ist. Wenn die in der D3
offenbarte Behandlung für Kolbenwerkstoffe geeignet ist, dann ist, entgegen der
Auffassung der Patentinhaberin, damit zu verbinden, dass dies dann auch für die
daraus gefertigten Kolben mit einem Kolbenschaft und Ringnuten einer Verbren-
nungskraftmaschine selbst gilt. Dem steht nicht entgegen, dass in der D3 bei der
Darstellung der Verschleißerprobung an Zylinderlaufflächen primär Gleitreibung
zwischen dem Kolbenring und der Zylinderbohrung vorliegt und dies für eine an-
dere Belastungsart sorgt als die Wechselbelastung z. B. an einer Kolbennut durch
einen Kolbenring. Denn diese Wechselbelastung begünstigt ebenfalls Verschleiß,
den zu mindern stete Aufgabe des Fachmanns ist.
Der zuständige Fachmann muss somit keinerlei Hindernisse oder gedankliche
Sperren überwinden, um vom Gegenstand der D3 mit der darin angesprochenen
Eignung der Härtebehandlung für Kolbenwerkstoffe zu der im Streitpatentge-
- 9 -
genstand beanspruchten Härtebehandlung des Kolbens selbst zu gelangen. Eine
erfinderische Tätigkeit ist dazu jedenfalls nicht erforderlich.
Da der Gegenstand des geltenden Patentanspruchs 1 nicht patentfähig ist, kann
der Hauptantrag insgesamt keinen Erfolg haben.
2.2
Zum Hilfsantrag 1:
Der Patentanspruch 1 nach Hilfsantrag 1 weist neben den Merkmalen des An-
spruchs 1 nach Hauptantrag zusätzlich die beschränkenden Merkmale auf, dass
die Basislegierung aluminiumhaltig ist und die Härtung auf die Ringnuten und/oder
den Kolbenschaft gerichtet ist.
Der Patentanspruch 1 gemäß Hilfsantrag 1 ist zulässig, da sein Gegenstand in der
Patentschrift in den Patentansprüchen 1 bis 3 erkannt werden kann.
Der Gegenstand des Patentanspruchs 1 nach Hilfsantrag 1 ist jedoch nicht pa-
tentfähig, da er nicht auf erfinderischer Tätigkeit beruht.
Das erstgenannte Merkmal (aluminiumhaltige Basislegierung) ist, wie bereits oben
dargelegt aus der D3 bekannt (z. B. S. 337, rechte Spalte letzter Abs.). Der zu-
ständige Fachmann wird eine Härtungsbehandlung bevorzugt auf Konstruktions-
bereiche beschränken, die hoch belastet sind bzw. die einem hohen Verschleiß
unterworfen sind und davon nicht betroffene Bereich aussparen, um zu einem
ökonomisch sinnvollem Ergebnis zu gelangen. Neben anderen Bereichen (Kol-
benaugen) zählen bei einem Kolben bekanntermaßen die Ringnuten und der Kol-
benschaft zu den thermisch wie auch insbesondere mechanisch hoch belasteten
Bereichen. Die Härtung auf diese im Patentanspruch 1 herausgestellten Bereiche
zu konzentrieren ist deshalb nahe liegend und verlangt keine erfinderische Über-
legungen.
- 10 -
Dem Hilfsantrag 1 konnte damit nicht stattgegeben werden.
2.3
Zum Hilfsantrag 2:
Der Patentanspruch 1 nach Hilfsantrag 2 weist gegenüber den Merkmalen des An-
spruchs 1 nach Hilfsantrag 1 eine weitere Einschränkung der Härtung auf nur den
Bereich der Ringnuten auf.
Der Patentanspruch 1 gemäß Hilfsantrag 2 ist zulässig, da sein Gegenstand in der
Patentschrift im Patentanspruch 2 erkannt werden kann.
Der Gegenstand des Patentanspruchs 1 nach Hilfsantrag 2 ist ebenfalls mangels
erfinderischer Tätigkeit nicht patentfähig.
Die zum Patentanspruch 1 gemäß Hilfsantrag 1 getroffenen Feststellungen sind
auch für den des Hilfsantrages 2 zutreffend, da lediglich ein engerer Behand-
lungsbereich am Kolben für die Härtung hervorgehoben wird. Auch hierfür ist
keine erfinderische Tätigkeit erforderlich.
Dem Hilfsantrag 2 konnte danach ebenfalls nicht stattgegeben werden.
2.4
Zum Hilfsantrag 3:
Der Patentanspruch 1 nach Hilfsantrag 3 weist gegenüber den Merkmalen des An-
spruchs 1 nach Hilfsantrag 2 eine noch weitere Einschränkung der Härtung auf die
Flanken der Ringnuten auf.
Der Patentanspruch 1 gemäß Hilfsantrag 3 ist zulässig, da sein Gegenstand in der
Patentschrift im Patentanspruch 2 offenbart ist.
Der Gegenstand des Patentanspruchs 1 nach Hilfsantrag 3 ist ebenfalls mangels
erfinderischer Tätigkeit nicht patentfähig.
- 11 -
Die zum Patentanspruch 1 gemäß Hilfsantrag 1 und Hilfsantrag 2 getroffenen
Feststellungen sind auch für den des Hilfsantrages 2 zutreffend, da lediglich ein
noch engerer Behandlungsbereich am Kolben für die Härtung hervorgehoben
wird. Der zuständige Fachmann kennt die Problemzonen an Kolben, die einem
hohen mechanischen Verschleiß unterworfen sind. Die Kolbennuten gehören
dazu, da sie durch die schlagende Wechselbelastung durch die Kolbenringe be-
ansprucht werden. Dabei ist auch bekannt, dass der Kolbennutgrund nur in gerin-
gem Maße in Kontakt mit den Kolbenringen kommt und deshalb nur geringer me-
chanischer Belastung unterworfen ist, während die Hauptbelastung an den Nut-
flanken auftritt. Damit ergibt sich schon aus der Betrachtung der Belastungsberei-
che des Kolbens eine Eingrenzung und Focussierung auf die Ringnutflanken für
eine Härtebehandlung, was auch in der Streitpatentschrift in den Abs. [0006] und
[0008] anklingt. Die in der D3 offenbarte Härtungsbehandlung wird dort in der Ta-
belle 2 auf S. 342 als sehr gut für lokale Anwendungen charakterisiert, so dass
auch diesbezüglich der Fachmann keinerlei Hindernisse zu überwinden hat, zu-
mindest ist er nicht erfinderisch gefordert.
Dem Hilfsantrag 3 konnte danach ebenfalls nicht stattgegeben werden.
2.5
Zum Hilfsantrag 4:
Der Patentanspruch 1 nach Hilfsantrag 4 weist gegenüber den Merkmalen des An-
spruchs 1 nach Hilfsantrag 3 das zusätzliche Merkmal auf, dass Si-Partikel mit
einem Dentritenarmabstand unter 200 nm vorliegen.
Der Patentanspruch 1 gemäß Hilfsantrag 4 ist zulässig, da sein Gegenstand in der
Patentschrift im Abs. [0011], letzter Satz erkannt werden kann.
Der Gegenstand des Patentanspruchs 1 nach Hilfsantrag 4 ist ebenfalls mangels
erfinderischer Tätigkeit nicht patentfähig.
- 12 -
Nach dem Wortlaut des Patentanspruchs 1 gemäß Hilfsantrag 4 werden offenbar
Siliziumbestandteile in der aluminiumhaltigen Basislegierung vorausgesetzt, wobei
deren prozentualer Anteil im Verhältnis zu anderen Bestandteilen offen bleibt. Die
D3 geht an verschiedenen Stellen auf die Härtungsbehandlung von Aluminium-
Silizium-Legierungen mittels Lasernitrieren und dabei auch auf Si-Partikel und ihre
Effekte ein (S. 338, linke Spalte, 1. Abs, S. 339, linke Spalte, 2. Abs., Bild 4, Bild 5,
S. 340, linke Spalte, 2. Abs, Bild 6). Da auch die Patentinhaberin keine Unter-
schiede zwischen der Behandlung, die in der D3 offenbart ist und der im Streitpa-
tent beanspruchten Härtungsbehandlung dargelegt hat, ist davon auszugehen,
dass bei einer Lasernitrierung mit den hier relevanten Merkmalen und überein-
stimmenden Angaben zu den Basismaterialen dann auch gleiche Effekte eintre-
ten. D. h., auch wenn die D3 nicht auf einen Dentritenarmabstand eingeht, so ist
der aus der D3 bekannten Härtungsbehandlung zu unterstellen, dass damit auch
Armabstände in dem im Patentanspruch 1 genannten Wertebereich erzeugt wer-
den, da auch die D3 auf S. 340, linke Spalte eine feinere Verteilung des Siliciums
mit der Härtesteigerung in Verbindung bringt (vgl. hierzu [0011], vorletzter Satz
des Streitpatents). Damit sind die durch das Lasernitrieren von aluminiumhaltigen
Basislegierungen mit Si-Partikeln erzielten Dentritenarmabstände des bean-
spruchten Wertebereiches hier wie bei der D3 zwangsläufig Folge der Härtungs-
behandlung und nicht das Ergebnis einer erfinderischen Tätigkeit.
Dem Hilfsantrag 4 konnte danach ebenfalls nicht stattgegeben werden.
2.6
Zum Hilfsantrag 5:
Der Patentanspruch 1 nach Hilfsantrag 5 weist gegenüber den Merkmalen des An-
spruchs 1 nach Hilfsantrag 4 das zusätzliche Merkmal auf, dass Si-Partikel mit
einer Kristallitgröße von weniger als 1 nm vorliegen.
Der Patentanspruch 1 gemäß Hilfsantrag 5 ist zulässig, da sein Gegenstand in der
Patentschrift im Abs. [0011], letzter Satz erkannt werden kann.
- 13 -
Der Gegenstand des Patentanspruchs 1 nach Hilfsantrag 5 ist ebenfalls mangels
erfinderischer Tätigkeit nicht patentfähig.
Die zum Patentanspruch 1 nach Hilfsantrag 4 dargelegten Schlussfolgerungen im
Hinblick auf den Dentritenarmabstandsbereich sind sinngemäß auf den Patentan-
spruch 1 des Hilfsantrages und die damit beanspruchte Kristallitgröße zu übertra-
gen.
Da auch dieses Merkmal nicht auf eine erfinderische Tätigkeit zurückgeht, kann
dem Hilfsantrag 5 ebenfalls nicht stattgegeben werden.
2.7
Zu den Unteransprüchen
Dass die in nachgeordneten Patentansprüchen enthaltenden Merkmale noch er-
finderischen Gehalt aufweisen könnten, hat die Patentinhaberin nicht ausgeführt
und ist auch für den Senat nicht erkennbar.
Nach alledem war das angefochtene Patent zu widerrufen.
gez.
Unterschriften