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JP6578739B2 - 操舵輪懸架装置 - Google Patents

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JP6578739B2
JP6578739B2 JP2015103802A JP2015103802A JP6578739B2 JP 6578739 B2 JP6578739 B2 JP 6578739B2 JP 2015103802 A JP2015103802 A JP 2015103802A JP 2015103802 A JP2015103802 A JP 2015103802A JP 6578739 B2 JP6578739 B2 JP 6578739B2
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Description

本発明は、操舵輪懸架装置に関するものである。例えば自動二輪車などの小型車両の操舵輪懸架装置に用いられて好適である。
自動二輪車などの小型車両には、操舵輪としての前輪を懸架するために操舵輪懸架装置が用いられる。このような小型車両では大きく車両を傾斜させながら(いわゆる、バンクさせながら)旋回する。このとき、前輪に車幅方向の荷重が作用する場合があり、操舵輪懸架装置においてその荷重を吸収することが求められる。
特許文献1には、後縁から車両前方へ向けて切り込まれた切欠き部を形成すると共に、前後方向に沿って有底あるいは貫通肉抜き部を形成したアッパブラケットおよびロアブラケットを備えた、自動二輪車の前輪支持装置が開示されている。特許文献1のアッパブラケットおよびロアブラケットによれば、ブラケットの剛性を下げることができ、前輪に車幅方向の荷重が作用した場合に車両の挙動を穏やかにすることが開示されている。
特開2008−285050号公報
しかしながら、アッパブラケットおよびロアブラケットなどのフォークブラケットは、通常、車両を減速させたときに荷重を受けることから、強度、剛性がある程度必要である。一方で上述したように、車両を傾斜させているときに操舵輪から受ける荷重に対して、その荷重を吸収できるようにするには、剛性を下げる必要があり、相反する要求が求められる。
ここで、例えば特許文献1のように切欠き部等を形成する場合、切欠き部に生じる応力集中に対して強度を確保するような切欠き部やその周辺形状が求められ、結果としてブラケット形状が複雑になってしまう。
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、必要な強度、剛性を確保しながらも、車両を傾斜させているときに操舵輪から受ける荷重に対して、その荷重を吸収できるようにすることを目的とする。
本発明に係る操舵輪懸架装置は、車両前側に位置するステアリングヘッドパイプと、前記ステアリングヘッドパイプ内に挿通されるステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトに結合されるフォークブラケットと、前記フォークブラケットに固定され操舵輪を支持する一対のフォークと、を備える操舵輪懸架装置であって、前記フォークブラケットは、左右方向における中央部で前記ステアリングシャフトが内部に挿通されるステアリングシャフトボス部と、前記ステアリングシャフトボス部からそれぞれ左右に離れた位置で前記一対のフォークをそれぞれクランプする一対のフォーククランプ部と、前記ステアリングシャフトボス部と前記一対のフォーククランプ部とを連結し、位置に応じて厚みが異なる板状部と、を有し、前記板状部は、前記ステアリングシャフトボス部と前記一対のフォーククランプ部との間の領域において、前端側に厚肉部、後端側に薄肉部が形成され、前記厚肉部は、前記ステアリングシャフトボス部から前記一対のフォーククランプ部それぞれに亘って形成されることを特徴とする。
本発明によれば、必要な剛性を確保できると共に、車両を傾斜させているときに操舵輪から受ける荷重に対して、その荷重を吸収することができる。
自動二輪車の右側面図である。 操舵輪懸架装置を前側から見た図である。 第1の実施形態のフォークブラケットの斜視図である。 第1の実施形態のフォークブラケットの平面図および底面図である。 第1の実施形態のフォークブラケットを前側から見た図である。 第1の実施形態のフォークブラケットの断面図である。 第1の実施形態のフォークブラケットの断面図である。 第2の実施形態のフォークブラケットの斜視図である。 第2の実施形態のフォークブラケットの平面図および底面図である。 第2の実施形態のフォークブラケットを前側から見た図である。 第3の実施形態のフォークブラケットの平面図および底面図である。
以下、図面に基づき、本発明に係る操舵輪懸架装置の好適な実施形態について説明する。なお、ここでは、操舵輪懸架装置を自動二輪車に適用した場合について説明する。
図1は、自動二輪車100の右側面図である。先ず、図1を用いて自動二輪車100の全体構成について説明する。なお、以下の説明において図1を含めた各図で、必要に応じて車両前方を矢印Frにより、車両後方を矢印Rrにより、車両右側を矢印Rにより、車両左側を矢印Lにより、車両上方を矢印Upにより、車両下方を矢印Loによりそれぞれ示す。
自動二輪車100は、例えば鋼製或いはアルミニウム合金製の車体フレーム101(メインフレーム)の前部に操舵輪懸架装置10を備えている。操舵輪懸架装置10は、操舵輪としての前輪102を回転自在に支持する。前輪102の上方はフロントフェンダ103により覆われる。前輪102は、前輪102と一体回転するブレーキディスク104を有する。
車体フレーム101は、後述するステアリングヘッドパイプの後部に一体的に結合され、後方に向けて左右一対で二又状に分岐し、ステアリングヘッドパイプ11から後斜め下方に拡幅しながら延設する。本実施形態では、高速性能を要求される車両に用いられる所謂、ツインスパーフレームを採用している。なお、車体フレーム101の後部付近から、後斜め上方に適度に傾斜してシートレール105が後方へ延出する。シートレール105はシート106を支持する。また、車体フレーム101の後部にはスイングアーム107が揺動可能に結合される。スイングアーム107の後端には後輪108が回転可能に支持される。後輪108は、後述するエンジンの動力を伝達するチェーン109が巻回されたドリブンスプロケット110を介して、回転駆動される。後輪108の前斜め上方はインナフェンダ111により覆われ、後輪108の後斜め上方はリヤフェンダ112により覆われる。
車体フレーム101に搭載されたエンジン113には、空気と燃料との混合気が供給される。エンジン113内で燃焼された排気ガスはエキゾーストパイプを通って、マフラ114から排気される。エンジン113の上方には燃料タンクが搭載され、タンクカバー115によって覆われる。
また、車両外装において、フロントカウル116およびサイドカウル117により車両の前部および側部が覆われる。また、シートカウル118により車両の後部および側部が覆われる。フロントカウル116、サイドカウル117およびシートカウル118などの外装部品によって、流線型を有する車両の外観フォルムが形成される。
また、操舵輪懸架装置10の前側であってフロントカウル116により覆われた位置に、スピードメータを含むメータユニット119が配置される。
図2は、操舵輪懸架装置10を前側から見た図である。
操舵輪懸架装置10は、ステアリングヘッドパイプ11と、ステアリングシャフト12と、2つのフォークブラケット20と、一対のフォーク13と、を備える。ステアリングヘッドパイプ11は、車両前側に位置し、車体フレーム101の前部に結合される。ステアリングシャフト12は、ステアリングヘッドパイプ11内に挿通され、ステアリングヘッドパイプ11の軸線回りに回動可能に支持される。2つのフォークブラケット20は、ステアリングヘッドパイプ11を挟んで上下に配置され、それぞれステアリングシャフト12に結合される。2つのフォークブラケット20のうち、上側に配置されたものがアッパフォークブラケット20aであり、下側に配置されたものがロアフォークブラケット20bである。一対のフォーク13は、それぞれ2つのフォークブラケット20に挿通された状態で固定される。一対のフォーク13にはそれぞれ、ハンドルブラケット14を介してハンドルバー15が結合される。なお、ハンドルバー15は、フォークブラケット20またはステアリングシャフト12に結合されていてもよい。
本実施形態のフォークブラケット20は、必要な剛性を確保しつつ、車両を傾斜させているときに前輪102から受ける荷重を吸収できるように構成されている。以下、具体的に、フォークブラケット20の構成について説明する。
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態に係るフォークブラケット20について図3〜図7を参照して説明する。
図3(a)はフォークブラケット20を上方から見た斜視図であり、図3(b)はフォークブラケット20を下方から見た斜視図である。図4(a)はフォークブラケット20の平面図であり、図4(b)はフォークブラケット20の底面図である。図5はフォークブラケット20を前側から見た図である。図6(a)は、図4(a)、(b)に示すI−I線断面図である。図6(b)は、図4(a)、(b)に示すII−II線断面図である。図6(c)は、図4(a)、(b)に示すIII−III線断面図である。図7(a)は、図4(a)、(b)に示すIV−IV線断面図である。図7(b)は、図4(a)、(b)に示すV−V線断面図である。
なお、第1の実施形態のフォークブラケット20は、主にアッパフォークブラケットに用いられる。
フォークブラケット20は、全体として左右方向に長い略長円状に形成される。具体的には、フォークブラケット20の前端は、左右方向における中央部からそれぞれ左右に向かうにしたがって僅かに後方に傾斜する。一方、フォークブラケット20の後端は、左右方向における中央部から左右に向かうにしたがってやや前方に傾斜する。
フォークブラケット20は、例えばアルミニウム合金製であって、切削加工や金型を用いた鋳造、鍛造によって製造される。
フォークブラケット20は、主にステアリングシャフトボス部21と、一対のフォーククランプ部23と、板状部26とを有している。
ステアリングシャフトボス部21は、フォークブラケット20の左右方向における中央部であって、前後方向における後端側に位置している。ステアリングシャフトボス部21は、内部にステアリングシャフト12を挿通される挿通孔22が上下に沿って穿設される。また、ステアリングシャフトボス部21は、車両の加速時および減速時に生じるステアリングシャフト12からの荷重を広い面で受けることができるように上方に隆起して形成される。
一対のフォーククランプ部23は、フォークブラケット20の左右端に位置する。すなわち、一対のフォーククランプ部23は、ステアリングシャフトボス部21から左右に離れて位置する。フォーククランプ部23は、フォーク13が挿入されるクランプ孔24が上下に沿って形成される。クランプ孔24は環状の一部が切り欠かれた切欠部が形成される。フォーククランプ部23の外側には、切欠部を挟んで、図示しない固定ボルトが締結される締結孔25を有する。したがって、クランプ孔24にフォーク13を挿入した状態で、締結孔25に固定ボルトを締結することで、フォーククランプ部23にフォーク13を固定することができる。フォーククランプ部23はフォーク13と広い面で接して強固に固定できるように上方および下方に隆起して形成される。
板状部26は、ステアリングシャフトボス部21と一対のフォーククランプ部23とを連結する。本実施形態の板状部26は、板状部26の位置に応じて厚みを変えている。すなわち、図3(a)に示すように板状部26の上面は略平坦であるのに対して、図3(b)に示すように板状部26の下面は凹凸が形成され、位置に応じて厚みが変わっている。具体的には、板状部26は、主に前端側に厚肉部27が形成され、主に後端側に薄肉部28が形成される。
図3(b)、図4(b)に示すように、厚肉部27は、ステアリングシャフトボス部21から板状部26の前端に亘って形成される。更に、厚肉部27は、フォークブラケット20の前端側において、左右方向における中央部から一対のフォーククランプ部23に亘って形成される。すなわち、厚肉部27は、底面視で見て略T字状に形成される。
一方、図3(b)、図4(b)に示すように、薄肉部28は、板状部26のうち厚肉部27以外の領域に形成される。具体的には、薄肉部28は、フォークブラケット20の後端側において、ステアリングシャフトボス部21の左右両側に形成される。
ここで、図6(a)に示すように、板状部26のうち左右方向における中央部を前後方向に切断したI−I線断面図では、厚みTF0とする厚肉部27のみが形成される。
図6(b)および図6(c)は、それぞれステアリングシャフトボス部21とフォーククランプ部23との間の領域を前後方向に切断した断面図である。
図6(b)に示すように、板状部26の中央部からややフォーククランプ部23側の位置を前後方向に切断したII−II線断面図では、前端側に厚みTF1とする厚肉部27と、後端側に厚みTR1とする薄肉部28とが形成される。
また、図6(c)に示すように、板状部26のうちフォーククランプ部23に近接した位置を前後方向に切断したIII−III線断面図では、前端側に厚みTF2とする厚肉部27と、後端側に厚みTR2とする薄肉部28とが形成される。
また、厚肉部27は、全てが一定の厚みではなく、位置に応じて僅かに厚みが異なる。具体的には、図7(a)のIV−IV線断面図に示すように、厚肉部27は、左右方向における中央部からそれぞれ一対のフォーククランプ部23に向かって厚みが漸減する。ここで、図7(a)には、図6(a)〜(c)で切断した位置とそれぞれ同一の位置の厚肉部27の厚みTF0、TF1、TF2を示す。すなわち、厚肉部27の中央部が厚みTF0であり、フォーククランプ部23に近くになるにしたがって厚みTF1、厚みTF2である。この場合、TF0>TF1>TF2の関係になっている。
また、薄肉部28も、全てが一定の厚みではなく、位置に応じて僅かに厚みが異なる。具体的には、図7(b)のV−V線断面図に示すように、薄肉部28は、左右方向における中央側からそれぞれ一対のフォーククランプ部23に向かって厚みが漸減する。ここで、図7(b)には、図6(b)、(c)で切断した位置とそれぞれ同一の位置の薄肉部28の厚みTR1、TR2を示す。すなわち、薄肉部28の中央側が厚みTR1であり、フォーククランプ部23に近接する側が厚みTR2である。この場合、TR1>TR2の関係になっている。
次に、図3(a)に示すように、フォークブラケット20の上面に注目する。
フォークブラケット20は、板状部26のうち一対のフォーククランプ部23と連結される部位の上面がフォーククランプ部23の上面に対して窪んで形成される。具体的には、図5に示すように、フォーククランプ部23に連結される板状部26の上面が、フォーククランプ部23の上面に対して高さd1ほど窪んで形成される。
更に、図5に示すように、左右方向における中央部における板状部26の上面は、フォーククランプ部23の上面に対して高さd1に加えて、更に高さd2ほど窪んで形成される。
したがって、板状部26の上面は、左右方向における中央部から一対のフォーククランプ部23に向かうにしたがって上方になるように反って形成される。
このように、本実施形態のフォークブラケット20によれば、フォーククランプ部23の板状部26は前端側に厚肉部27を形成したことで、減速時においてフォーククランプ部23の前端側に掛かる荷重に対して必要な剛性を確保することができる。一方、後端側に薄肉部28を形成したことで、車両幅方向の剛性を適度に下げることができることから、車両を傾斜させているときに前輪102から受ける荷重に対して、その荷重を吸収することができる。したがって、車両を傾斜させている場合であっても、車両の操安性を向上させることができる。また、薄肉部28を形成することで、フォークブラケット20の軽量化を図ることができる。
また、本実施形態のフォークブラケット20は、剛性を下げるための切欠き部や孔を形成する必要がないために、形状の一様性を確保することができ、操安性および外観上において優れている。また、本実施形態のフォークブラケット20は、切欠き部や孔を形成する必要がないために、形状を単純化することができる。したがって、金型を用いてフォークブラケット20を製造する場合に、容易に成形することができる。
また、フォークブラケット20にキーシリンダなどの機器類が取り付けられる量産車を想定する。従来のように、フォークブラケットの剛性を下げるための切欠き部や孔が形成される場合には、防犯の観点から切欠き部や孔を避けた位置にキーシリンダを取り付ける必要があり、取付部の位置が制限されてしまう。一方、本実施形態のフォークブラケット20では、切欠き部や孔が形成されていないために、キーシリンダをフォークブラケット20に取付けるときの取付部の位置を自由に設定できる。また、キーシリンダの取付部に対して破壊が試みられても、本実施形態のフォークブラケット20では切欠き部や孔が形成されていないために耐破壊性を有する。
また、本実施形態の板状部26の厚肉部27および薄肉部28は、それぞれ左右方向における中央部から一対のフォーククランプ部23に向かって厚みが漸減するように形成される。したがって、板状部26の中央部では剛性を確保することができ、一対のフォーククランプ部23側では撓み易くして、荷重を吸収することができる。
また、本実施形態の板状部26は、一対のフォーククランプ部23と連結される部位の上面が一対のフォーククランプ部23の上面に対して窪んで形成される。したがって、前輪102からフォーク13に対して斜め上方の荷重を受けたときに、板状部26のうちフォーククランプ部23に連結される部位で適度に撓み易くなり、荷重を吸収することができる。
また、本実施形態の板状部26は、左右方向における中央部の上面がフォーククランプ部23の上面に対して窪んで形成される。したがって、操舵輪懸架装置10の前側、具体的にはフォークブラケット20の前側に配置されるメータユニット119の視認性およびメータユニット119のレイアウトの自由度を向上させることができる。また、メータユニット119を覆うフロントカウル116の形状の自由度を向上させることができる。
また、本実施形態の板状部26は、上面が左右方向における中央部から一対のフォーククランプ部23に向かうにしたがって上方になるように反って形成される。このように、板状部26を完全な平坦にせず、反って形成することで板状部26が適度に撓み易くなり、荷重を吸収することができる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係るフォークブラケット30について図8〜図10を参照して説明する。図8(a)はフォークブラケット30を上方から見た斜視図であり、図8(b)はフォークブラケット30を下方から見た斜視図である。図9(a)はフォークブラケット30の平面図であり、図9(b)はフォークブラケット30の底面図である。図10は、フォークブラケット30を前側から見た図である。
なお、第2の実施形態のフォークブラケット30は、主にアッパフォークブラケットに用いられる。また、ここでは、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明し、同一の構成は同一符号を付する。
フォークブラケット30は、ステアリングシャフトボス部21が下方に隆起して形成され、フォーククランプ部23が上方に隆起して形成される。
板状部31は、主に前端側に厚肉部27が形成され、主に後端側に薄肉部28が形成される。
図8(b)、図9(b)に示すように、厚肉部27は、ステアリングシャフトボス部21から板状部31の前端に亘って形成される。更に、厚肉部27は、フォークブラケット30の前端側において、左右方向における中央部から一対のフォーククランプ部23に亘って形成される。すなわち、厚肉部27は、底面視で見て略T字状に形成される。厚肉部27は、左右方向における中央部からそれぞれ一対のフォーククランプ部23に向かって厚みが漸減する。
また、図8(b)、図9(b)に示すように、薄肉部28は、フォークブラケット30の後端側において、ステアリングシャフトボス部21の左右両側に形成される。薄肉部28は、左右方向における中央側からそれぞれ一対のフォーククランプ部23に向かって厚みが漸減する。
次に、フォークブラケット30の上面に注目する。
フォークブラケット30は、板状部31のうち一対のフォーククランプ部23と連結される部位の上面がフォーククランプ部23の上面に対して窪んで形成される。具体的には、図10に示すように、フォーククランプ部23に連結される板状部31の上面が、フォーククランプ部23の上面に対して高さd3ほど窪んで形成される。
また、本実施形態の板状部31は、第1の実施形態の板状部26の反った方向と異なる。すなわち、本実施形態の板状部31は、上面が左右方向における中央部から一対のフォーククランプ部23に向かうにしたがって下方になるように反って形成される。このように、板状部31を完全な平坦にせず、反って形成することで板状部31が適度に撓み易くなり、荷重を吸収することができる。また、板状部31は、一対のフォーククランプ部23と連結される部位の上面が、一対のフォーククランプ部23の上面に対してより窪ませることができる。したがって、板状部31のうちフォーククランプ部23に連結される部位でより撓み易くなり、荷重を更に吸収することができる。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係るフォークブラケット40について図11を参照して説明する。図11(a)はフォークブラケット40の平面図であり、図11(b)はフォークブラケット40の底面図である。
なお、第3の実施形態のフォークブラケット40は、主にロアフォークブラケットに用いられる。また、ここでは、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明し、同一の構成は同一符号を付する。
フォークブラケット40は、全体として左右方向に長い略ブーメラン状に形成される。すなわち、板状部41の前端は、平面視で見て左右方向における中央部から一対のフォーククランプ部23に向かうにしたがって前方になるように傾斜している。換言すると、板状部51の前端は、第1の実施形態の板状部26の前端をステアリングシャフトボス部21に向かって凹ませるように湾曲状に形成している。
また、フォークブラケット40は、ステアリングシャフトボス部21が上方に隆起して形成され、フォーククランプ部23が上方および下方に隆起して形成される。
また、板状部41は、主に前端側に厚肉部27が形成され、主に後端側に薄肉部28が形成される。
図11(b)に示すように、厚肉部27は、フォークブラケット20の前端側において、左右方向における中央部から一対のフォーククランプ部23に亘って形成される。
また、薄肉部28は、フォークブラケット20の後端側において、ステアリングシャフトボス部21の左右両側に形成される。
このように、板状部41の前端をステアリングシャフトボス部21に向かって湾曲状に形成することで、フォークブラケット40を軽量化することができる。なお、厚肉部27および薄肉部28の厚みの変化などは第1の実施形態のフォークブラケット20と同様である。また、第2の実施形態のフォークブラケット30の前端をステアリングシャフトボス部21に向かって湾曲状に形成してもよい。
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更などが可能である。例えば、上述した各実施形態の形状を適宜、組み合わせることができる。
例えば、本実施形態では、操舵輪懸架装置10を自動二輪車100に適用する場合について説明したが、この場合に限られず、自動三輪車などの小型車両にも適用することができる。
例えば、本実施形態では、操舵輪懸架装置10はステアリングヘッドパイプ11を挟んで上下にフォークブラケット20が配置される場合について説明したが、この場合に限られず、1つのフォークブラケット20のみで構成されていてもよい。
10:操舵輪懸架装置 11:ステアリングヘッドパイプ 12:ステアリングシャフト 13:フォーク 20:フォークブラケット 21:ステアリングシャフトボス部 23:フォーククランプ部 26:板状部 27:厚肉部 28:薄肉部 30:フォークブラケット 31:板状部 40:フォークブラケット 41:板状部 100:自動二輪車 102:前輪(操舵輪)

Claims (9)

  1. 車両前側に位置するステアリングヘッドパイプと、前記ステアリングヘッドパイプ内に挿通されるステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトに結合されるフォークブラケットと、前記フォークブラケットに固定され操舵輪を支持する一対のフォークと、を備える操舵輪懸架装置であって、
    前記フォークブラケットは、
    左右方向における中央部で前記ステアリングシャフトが内部に挿通されるステアリングシャフトボス部と、
    前記ステアリングシャフトボス部からそれぞれ左右に離れた位置で前記一対のフォークをそれぞれクランプする一対のフォーククランプ部と、
    前記ステアリングシャフトボス部と前記一対のフォーククランプ部とを連結し、位置に応じて厚みが異なる板状部と、を有し、
    前記板状部は、前記ステアリングシャフトボス部と前記一対のフォーククランプ部との間の領域において、前端側に厚肉部、後端側に薄肉部が形成され、
    前記厚肉部は、前記ステアリングシャフトボス部から前記一対のフォーククランプ部それぞれに亘って形成されることを特徴とする操舵輪懸架装置。
  2. 前記厚肉部は、前記中央部から前記一対のフォーククランプ部に向かって厚みが漸減するように形成されることを特徴とする請求項1に記載の操舵輪懸架装置。
  3. 前記薄肉部は、前記中央部から前記一対のフォーククランプ部に向かって厚みが漸減するように形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の操舵輪懸架装置。
  4. 前記板状部は、前記一対のフォーククランプ部と連結される部位の上面が前記一対のフォーククランプ部の上面に対して窪んで形成されることを特徴とする請求項1ないし3の何れか1項に記載の操舵輪懸架装置。
  5. 前記板状部は、前記中央部の上面が前記フォーククランプ部の上面に対して窪んで形成されることを特徴とする請求項1ないし4の何れか1項に記載の操舵輪懸架装置。
  6. 前記板状部は、上面が前記中央部から前記一対のフォーククランプ部に向かうにしたがって上方になるように反って形成されることを特徴とする請求項1ないし5の何れか1項に記載の操舵輪懸架装置。
  7. 前記板状部は、上面が前記中央部から前記一対のフォーククランプ部に向かうにしたがって下方になるように反って形成されることを特徴とする請求項1ないし4の何れか1項に記載の操舵輪懸架装置。
  8. 前記厚肉部は、前記ステアリングシャフトボス部から前記板状部の前端に亘って形成されることを特徴とする請求項1ないし7の何れか1項に記載の操舵輪懸架装置。
  9. 前記板状部の前端は、平面視で見て前記中央部から前記一対のフォーククランプ部に向かうにしたがって前方に傾斜していることを特徴とする請求項1ないし7の何れか1項に記載の操舵輪懸架装置。
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