JP2018044455A - 作業用車両の燃料タンク構造 - Google Patents

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Yuichi Shioiri
裕一 塩入
飛鷹 大山
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Abstract

【課題】燃料残量が少ないときの車両姿勢の傾きによる燃料の液面変動が少ない燃料タンクを備え、かつ燃料タンクの周辺スペースを有効利用することが可能な作業用車両の燃料タンク構造を提供する。【解決手段】燃料タンク30を構成する第2パネル32の第5領域部32eを、燃料タンク30の内方かつ下方に向けて傾斜するテーパ部として形成し、このテーパ部の外面側下方に形成される、燃料タンク30の内方に窪む空間を、作動油パイプ等の配置スペースとして構成する。【選択図】図10

Description

本発明は、エンジンへの供給燃料を貯留する燃料タンクを備えた作業用車両の燃料タンク構造に関する。
上記のような作業用車両としては、例えば、下部走行体と上部旋回体とを備えた油圧ショベル(パワーショベル、バックホー)が広く知られている。このような作業用車両は、上部旋回体側に設けられたエンジン室内にエンジンと燃料タンクを搭載しており、燃料タンクとエンジンは燃料供給路によって接続されている。燃料供給路の一端側部は燃料タンク内に延び、その先端に開口した吸込み口が燃料タンク内の底面近くに配置されている。また、燃料供給路には燃料供給ポンプが配置されており、この燃料供給ポンプを駆動させることにより燃料タンク内の燃料を、燃料供給路を介してタンク外へ吐出させエンジンに供給するようになっている(例えば、下記特許文献1を参照)。
特開2011−6985号公報
エンジン室内には、エンジンや燃料タンク以外にも、ブームシリンダやアームシリンダ等の各油圧アクチュエータを作動させるための作動油を貯留する作動油タンクや、作動油タンクからの作動油を各油圧アクチュエータに供給するための油圧ポンプやコントロールバルブ、作動油パイプなど多くの部材が搭載されている。このため、エンジン室内のスペースを有効利用することが求められている。
従来の燃料タンクは、貯留容量を確保しつつ、燃料タンクの周囲に無駄なスペースが生じないようにするために、矩形箱状(直方体状)に形成されたものが多い。しかし、このタイプの燃料タンクは、タンク内の燃料残量が少ない状態で車両姿勢が傾くと燃料の液面変動が大きいという問題がある。すなわち、タンク内の燃料残量が少ない状況で車両姿勢が傾くとタンク内の燃料が隅の方に偏り、燃料の液面が、タンク内に配置された吸込み口の位置よりも低くなり、燃料をエンジンに供給できないという事態が生じ易い。したがって、このタイプの燃料タンクでは、タンク内に燃料がある程度残っている段階で早めに燃料を補充する必要があるので、有効利用できずにタンク内に残ってしまう燃料の量が多くなる。
一方、車両姿勢の傾きによるタンク内燃料の液面変動を少なくするため、燃料タンクの下部に、タンク底面に向かって傾斜するテーパ部を設けることも考えられる。このようなテーパ部を設けることにより、燃料残量が少ない状態で車両が傾いても、タンク内の燃料が隅の方に偏り難くなるので、燃料の液面が、タンク内に配置された吸込み口の位置よりも低くなることを防止し易い。しかし、このようなテーパ部を設けると、テーパ部の外面側の部分がデッドスペースとなり易いという問題がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、燃料残量が少ないときの車両姿勢の傾きによる燃料の液面変動が少ない燃料タンクを備え、かつ燃料タンクの周辺を有効利用することが可能な作業用車両の燃料タンク構造を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る作業用車両の燃料タンク構造は、エンジンへの供給燃料を貯留する燃料タンクを備えた作業用車両(例えば、実施形態におけるパワーショベル10)の燃料タンク構造であって、前記燃料タンクは、前記燃料タンクの底面に繋がる所定の側面を形成する第1側板部(例えば、実施形態における第2パネル33の第2乃至第5領域部32b〜32e)を備え、前記第1側板部の下端側部(例えば、実施形態における第5領域部32e)は、前記燃料タンクの内方かつ下方に向けて傾斜するテーパ部として形成され、前記テーパ部の外面側下方に形成される、前記燃料タンクの内方に窪む空間が、所定部材(例えば、実施形態における作動油パイプ61)の配置スペースとして構成されていることを特徴とする。
上記作業用車両の燃料タンク構造において、前記燃料タンクを構成する第2側板部(例えば、実施形態における第1パネル31)の上端側部の少なくとも一部は、前記燃料タンクの上面位置よりも上方に延びて、手摺部材が固定される台座部(例えば、実施形態における台座受け部33,34)として形成されていることが好ましい。
さらに、上記作業用車両の燃料タンク構造において、前記燃料タンクは、第3側板部(例えば、実施形態における第1パネル31の前側袖板部31b)と、前記第3側板部の一面側において前記第3側板部に対し垂直に溶接される第4側板部(例えば、実施形態における第2パネル32)と、前記第3側板部の他面側において前記第3側板部に重ねて溶接される補強プレートとを備え、前記補強プレートの所定の角部と前記第4側板部の所定の端面部(例えば、実施形態における第2パネル32の第4領域部32dの端面部36)とは、前記第3側板部を挟んで互いに対向する位置に配置されて、前記第3側板部に対しそれぞれ溶接されていることが好ましい。
上記のように構成された本発明に係る作業用車両の燃料タンク構造によれば、燃料タンクの底面に繋がる所定の側面を形成する第1側板部の下端側部が、燃料タンクの内方かつ下方に向けて傾斜するテーパ部として形成されているので、燃料タンク内の燃料残量が少ない状態で車両が傾いてもタンク内の燃料の液面変動を抑えることが可能となる。また、テーパ部の外面側下方に形成される、燃料タンクの内方に窪む空間が所定部材の配置スペースとして構成されていることにより、この空間がデッドスペースとなることを防止することができるので、燃料タンクの周辺を有効利用することも可能となる。
また、上記の本発明に係る作業用車両の燃料タンク構造において、燃料タンクを構成する第2側板部の上端側部の少なくとも一部が、燃料タンクの上面位置よりも上方に延びて、手摺部材が固定される台座部として形成されている構成とすれば、燃料タンクに手摺部材を固定するための作業工程を簡略化することが可能となる。
さらに、上記の本発明に係る作業用車両の燃料タンク構造において、第3側板部の一面側において第3側板部に対し垂直に溶接される第4側板部の所定の端面部と、第3側板部の他面側において第3側板部に重ねて溶接される補強プレートの所定の角部とが、第3側板部を挟んで互いに対向する位置に配置されて、第3側板部に対しそれぞれ溶接されている構成とすれば、補強プレートの所定の角部における溶接部に応力集中が生じることを防止することが可能となる。
本発明に係る燃料タンク構造を備えたクローラ式のパワーショベルを車両右側から見た側面図である。 上記パワーショベルを上方から見た平面図である。 上記パワーショベルのエンジン室内の構成を車両前方右斜め上方から見た斜視図である。 上記燃料タンク構造の全体構成を示す車両後方右斜め上方から見た斜視図である。 上記燃料タンク構造における燃料タンクを構成する第1パネルと第2パネルの概要を示す斜視図である。 上記燃料タンクを上方から見た平面図である。 上記燃料タンクを車両右側から見た側面図である。 上記燃料タンクを車両前側から見た側面図である。 上記燃料タンクを車両後側から見た側面図である。 上記燃料タンクを図7のC−C切断線に沿って切断したときの部分断面図である。 上記燃料タンクを図6のA−A切断線に沿って切断したときの部分端面図である。 上記燃料タンクを図6のB−B切断線に沿って切断したときの部分端面図である。 上記燃料タンクを図9のD−D切断線に沿って切断したときの部分断面図である。 上記燃料タンクにおいて第1パネルと第2パネルとの組合せ方を変えた場合の問題点を説明するための部分断面図である。
以下、上記図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、作業用車両としてのクローラ式油圧ショベル(以下「パワーショベル10」と称する)に、本発明を適用した例について説明する。まず、パワーショベル10の全体構成について、図1,2を参照して説明する。
パワーショベル10は、図1,2に示すように、走行可能に構成された下部走行体11と、下部走行体11に対し旋回可能に構成された上部旋回体12とに大別される。下部走行体11は、走行台車13(図1に図示)と、走行台車13に取り付けられた、無端状の履帯14を有して構成される左右一対の走行装置15とを備えて構成される。一方、上部旋回体12は、走行台車13の上部に旋回機構16(図1に図示)を介して取り付けられた旋回台17(図1に図示)と、旋回台17の上部左寄りに立設されたオペレータ搭乗用のオペレータキャビン18と、旋回台17の上部右側から後部に亘って設けられたエンジン室19(エンジン室カバー19aにより覆われている)とを備えてなる。また、旋回台17の前部右寄りには、ショベル機構20が設けられている。
ショベル機構20は、旋回台17の前部右寄りの位置に揺動自在に枢結されたブーム21と、ブーム21の先端部にブーム21の揺動面内で上下に揺動自在に枢結されたアーム22と、アーム22の先端部に上下に揺動自在に枢結されたバケット23とを備えて構成されている。旋回台17の前部とブーム21とに跨って油圧駆動式の一対のブームシリンダ24が設けられており、このブームシリンダ24によりブーム21が揺動作動される。また、ブーム21とアーム22とに跨って油圧駆動式のアームシリンダ25が設けられており、このアームシリンダ25によりアーム22が揺動作動される。さらに、アーム22とバケット23とに跨って油圧駆動式のバケットシリンダ26が設けられており、このバケットシリンダ26によりバケット23が揺動作動される。
オペレータキャビン18は、矩形箱状に形成されており、内部にオペレータが前方に向いて着座するためのオペレータシート(図示略)が設けられている。このオペレータシートの左右に、走行装置15、旋回機構16およびショベル機構20の駆動を操作するため
の操作レバー(図示せず)が配設されている。
このように構成されるパワーショベル10においては、オペレータがオペレータキャビン18内のオペレータシートに着座して操作レバーを操作することにより、操作レバーの操作に応じて、走行装置15を駆動させてパワーショベル10を走行移動させたり、旋回機構16を駆動させて上部旋回体12を旋回させたりすることが可能となっている。また、操作レバーの操作に応じて、ブームシリンダ24を伸縮作動させてブーム21を上下に揺動させたり、アームシリンダ25を伸縮作動させてアーム22を上下に揺動させたり、バケットシリンダ26を伸縮作動させてバケット22を上下に揺動させたりすることが可能となっている。
図3,4には、オペレータキャビン18やエンジン室カバー19a、ショベル機構20等を除いて簡略化した状態の上部旋回体12を示しており、以下、図3,4を追加参照して、燃料タンク構造の概要(燃料タンクの配置等)について説明する。
図3,4に示すようにエンジン室19内には、エンジン室19内の後部側の多くのスペースを占めるようにディーゼルエンジン(以下「エンジンEG」と称する)が設置されており、エンジンEGの右前方位置には、エンジンEGへの供給燃料を貯留する燃料タンク30が設置されている。エンジンEGは、具体的には、エンジン本体の他に、吸気装置や排気装置、冷却装置等により構成されているが、これらの構成要素については特に付番していない。
燃料タンク30の左側には、上記各シリンダ24〜26に給排される作動油を貯留する作動油タンクTが燃料タンク30と近接して配置されており、燃料タンク30の前方には、作動油タンクTからの作動油の給排方向や流量等を制御するためのコントロールバルブCVが配置されている。また、燃料タンク30の周辺部には、作動油給排路を構成する作動油パイプ61(一部のみに付番)や、エンジンEGにより駆動されて作動油を供給する油圧ポンプ(図示略)、エンジンEGと燃料タンク30とを繋ぐ燃料ホース62(図4に図示)等も配置されている。
燃料タンク30には、メンテナンスや給油作業等を行う作業者等が上部旋回体12上に上るときなどに使用する手摺部材50が取り付けられている。手摺部材50は、複数の鋼管により構成される手摺本体51と、燃料タンク30の上部に溶着される、手摺本体51固定用の台座プレート52,53(図4に図示)とを備えて構成されており、手摺本体51の下部には、作業者等が上部旋回体12上に上るときなどに足を掛ける足掛プレート58が固定されている。
以下、図5〜14を追加参照して、燃料タンク30の構成について説明する。図5に示すように燃料タンク30は、第1パネル31と第2パネル32とを主体として構成される。第1パネル31は、切断加工された鋼板を折り曲げて形成したものであり、折り曲げ位置を境界として、パネル基部31aと前側袖板部31bと後側袖板部31cとに分けられる。第2パネル32も、切断加工された鋼板を折り曲げて形成したものであり、折り曲げ位置を境界として、第1領域部32aから第6領域部32fまでの6個の領域部32a〜32fに分けられる。
第1領域部32aは燃料タンク30の上面部を形成し、第6領域部32fは燃料タンク30の底面部を形成する。第2領域部32b、第3領域部32c、第4領域部32dおよび第5領域部32eは、本実施形態において燃料タンク30の第1側板部を構成し、そのうち最も下端側に位置する第5領域部32eは、燃料タンク30の内方かつ下方に向けて傾斜するテーパ部として形成されている。このように構成された第1パネル31および第
2パネル32は互いに溶接されて箱状に組付けられる。具体的には、第2パネル32の各端面が第1パネル31の各内面に当接するように両者が組み合せられた状態で、第2パネル32の周縁部が第1パネル31の内面に対して隅肉溶接されて一体化される。
第1パネル31の上端側の2つの角部は、他の部分よりも上方に延びており、上記台座プレート52,53(図6を参照)を固定支持する台座受け部33,34として形成されている。詳細には、台座プレート52は、図11に示すように、図中水平に延びる台座基部52aと、台座基部52aの一端側縁部から図中斜め下方に延びる傾斜部52bと、傾斜部52bの下端側の縁部から図中水平に延びる足部52cとが一体に形成されてなる。この台座プレート52は、台座基部52aが台座受け部33上に載置され、かつ足部52cが第2パネル32の第1領域部32a上に載置された状態で、台座基部52aと台座受け部33、および足部52cと第1領域部32aがそれぞれ隅肉溶接される(溶接は、図11中の隅部K1,K2および図12中の隅部K3で行われる)ことにより、燃料タンク30に固定される。
台座プレート53は、台座プレート52と同様に構成されている。すなわち、この台座プレート53は、図6,7に示すように、台座基部53aと傾斜部53bと足部53cとが一体に形成されてなり、台座基部53aが台座受け部34上に載置され、かつ足部53cが第1領域部32a上に載置された状態で、台座基部53aと台座受け部34、および足部53cと第2パネル32の第1領域部32aがそれぞれ隅肉溶接されることにより、燃料タンク30に固定される。燃料タンク30に溶接固定された台座プレート52,53には、手摺本体51が固定される。具体的には、台座プレート52,53の台座基部52a,53aには、ボルト挿通孔54(図6に図示)が穿設されており、このボルト挿通孔54に挿通されたボルト(不図示)により、手摺本体51の脚部が締結固定されるようになっている(図11を参照)。
上述したような台座受け部33,34を設けない場合、台座プレート52,53とは異なる形状(例えば、複数の足部を有する断面コ字形状)の台座プレートを、第2パネル32の第1領域部32aに溶着する態様が考えられる、しかし、この場合には、台座プレートと第1領域部32aとの溶接部分に応力集中が生じ易くなるので、第1領域部32aに補強プレート(図示略)を重ねて溶接し、この補強プレートに台座プレートを溶接することが必要となる。これに対し、本実施形態では、補強プレートを設けることなく、台座プレート52,53を台座受け部33,34と、第2パネル32の第1領域部32aに溶接するので、補強プレートを溶接する手間を省くことができる。このため、燃料タンク30に手摺部材50を固定するための作業工程を簡略化することが可能となるとともに、コストダウンすることも可能となっている。なお、本実施形態の場合、台座プレート52,53に生じる応力が分散されるため、溶接部への応力集中は生じ難くなっている。また、手摺部材50に作用する荷重の一部を台座受け部33,34(第1パネル31)が支持するので、この荷重を第2パネル32のみに支持させる態様の場合に比べ強度的に有利となり、手摺部材50を安定して支持することが可能となっている。
図7に示すように、燃料タンク30の上面部(第2パネル32の第1領域部32a)には、燃料タンク30内に燃料を補充するための給油管41が設けられ、燃料タンク30の底面部(第2パネル32の第6領域部32f)には、燃料タンク30内に残った燃料やゴミ等の不純物を排出するためのドレイン管42が設けられている。また、燃料タンク30内には、燃料タンク30内の燃料をエンジンEGに供給するための燃料供給路の一部を構成する燃料吐出パイプ43と、エンジンEGから戻る燃料を燃料タンク30内に導く燃料返戻パイプ44とが設けられている。
燃料吐出パイプ43は、クランク状に形成されており、その一端部は燃料タンク30内
の底面部中央近くまで延びて、その先端に燃料の吸込み口43a(図10も参照)を開口している。この燃料吐出パイプ43の他端部は、一端部よりも高い位置まで延びて第1パネル31の後側袖板部31cから外部へ突き出し、その先端に燃料の吐出口43bを開口している。一方、燃料返戻パイプ44は、図10に示すように、L字状に形成されており、その一端部は燃料タンク30内の底面部近くまで延びて、その先端に燃料の返戻出口44aを開口している。この燃料返戻パイプ44の他端部は、一端部よりも高い位置まで延びて第1パネル31のパネル基部31aから外部へ突き出し、その先端に燃料の返戻入口44bを開口している。
燃料吐出パイプ43の吐出口43bには、燃料タンク30とエンジンEGとを繋ぐ燃料供給用ホース(図10では図示略、図4に燃料ホース62として図示)が接続され、燃料吐出パイプ43を通って吐出口43bから吐出された貯留燃料が、燃料供給用ホースを通ってエンジンEGに供給されるようになっている。また、燃料返戻パイプ44の返戻入口44bには、燃料タンク30とエンジンEGとを繋ぐ燃料返戻用ホース(図示略)の一端部が接続され、燃料返戻用ホースを通って返戻入口44bに到達したエンジンEGからの戻り燃料が、燃料返戻パイプ44を通って燃料タンク30内に貯留されるようになっている。
図10に示すように、第2パネル32の第5領域部32eは、先にも述べたように、燃料タンク30の内方かつ下方に向けて傾斜するテーパ部として形成されている。このようなテーパ部を形成したことにより、燃料タンク30内の燃料残量が少ない状態で車両(および燃料タンク30)が傾いても、燃料タンク30内の燃料が隅の方に偏り難くなるので、燃料タンク30内の燃料の液面変動を抑えることが可能となる。このため、車両傾き時に燃料タンク30内の燃料の液面が、燃料吐出パイプ43の吸込み口43aの位置よりも低くなることを防止し易くなっており、残量が少なくなった状態でも燃料を有効利用することが可能となる。
また、第2パネル32の第5領域部32eをテーパ部として形成したことにより、テーパ部の外面側下方に、燃料タンク30の内方に窪む空間(図10に2点鎖線で斜線を付した断面三角形状の空間)が形成される。本実施形態では、この空間を、作動油パイプ61(図4に図示)の配置スペースとして構成しており、これにより、この空間がデッドスペースとなることを防止できるので、燃料タンク30の周辺スペースを有効利用することが可能となっている。なお、テーパ部の傾斜角度は、パワーショベル10の左右方向への許容傾斜角度(例えば、30度)よりも少し大きい角度(例えば、31度)に設定される。
図8に示すように、第1パネル31の後側袖板部31cには、後側袖板部31cを補強する補強プレート71が溶着されており、この補強プレート71には、2個の取付ブラケット73,74が溶着されている。同様に、図9に示すように、第1パネル31の前側袖板部31bには、前側袖板部31bを補強する補強プレート72が溶着されており、この補強プレート72には、1個の取付ブラケット75が溶着されている。取付ブラケット73〜75は、燃料タンク30をエンジン室19内に載置固定するためのものであり、燃料タンク30は、これら取付ブラケット73〜75を介して車両側に固定される。具体的には、取付ブラケット73〜75には、ボルト挿通孔77(図6に図示)がそれぞれ穿設されており、このボルト挿通孔77に挿通されたボルト(不図示)により、取付ブラケット73〜75が車両側の支持部材(図4,7に図示)に締結固定されるようになっている。
図9に示すように、補強プレート72は、その図中左上端の角部72aが、第1パネル31の前側袖板部31bの図中左側の端縁近くまで延びた形状に形成されているが、これは以下のことを意図したものである。すなわち、この部分の断面状態を示す図13に見て取れるように、前側袖板部31bの内面側には、第2パネル32の第4領域部32dが前
側袖板部31bに対し垂直に配置されて隅肉溶接されるが(溶接位置は図中の隅部L1)、補強プレート72の角部72aは、前側袖板部31bを挟んで、第4領域部32dの端面部36と対向する位置に配置されて隅肉溶接されるようになっている(溶接位置は図中の隅部L2)。このように補強プレート72の角部72aを、前側袖板部31bを挟んで、第4領域部32dの端面部36と対向する位置に溶着することにより、角部72aに応力集中が生じることを防止することが可能となっている。補強プレート71の角部71a,71b(図8に図示)も、前側袖板部31bを挟んで、第4領域部32dの端面部と対向する位置に溶着されている点は同じであり、同様の効果が得られる。
なお、本実施形態からは離れるが、第1パネル31の前側袖板部31bと、第2パネル32の第4領域部32dとの接合の仕方としては、図14に示すように、第4領域部32dの内面側に前側袖板部31bを垂直に隅肉溶接するようにすることも考えられる(溶接位置は図中の隅部M1)。この態様において、補強プレート72の角部72aを、第2パネル32の第4領域部32dに近接させて隅肉溶接すると(溶接位置は図中の隅部M2)、第2パネル32側の隅部M1における溶接部と補強プレート72側の隅部M2における溶接部とが重なるため、溶接不良が生じ易くなる。また、補強プレート72側の溶接部に生じるせん断応力を第2パネル32側の溶接部が受けることになるため、強度的にも不利となる。本実施形態では、図13に示す構造としているので、このような問題は生じない。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、第2パネル32の第5領域部32eをテーパ部として形成しているが、第1パネル31のパネル基部31aや前側袖板部31b、後側袖板部31cの下部にテーパ部を形成してもよい。また、上述の実施形態では、テーパ部の外面側下方に形成される空間を、作動油パイプ61の配置スペースとしているが、この空間を、燃料ホースや電線等の他の部材の配置スペースとして構成してもよい。さらに、上述の実施形態では、手摺部材を支持する台座プレートを台座受け部とは別体に形成しているが、台座プレートと台座受け部とを一体に形成し、これを台座部として構成してもよい。また、上述の実施形態では、本発明をパワーショベルに適用した場合について説明したが、本発明は、パワーショベル以外の作業用車両、例えばショベルローダやブルドーザ等の他の作業用車両についても、同様に適用し同様の効果を得ることが可能である。
10 パワーショベル
11 下部走行体
12 上部旋回体
19 エンジン室
30 燃料タンク
31 第1パネル
32 第2パネル
32e 第5領域部(テーパ部)
33,34 台座受け部
43 燃料吐出パイプ
43a 吸込み口
50 手摺部材
52 台座プレート
71,72 補強プレート
EG エンジン

Claims (3)

  1. エンジンへの供給燃料を貯留する燃料タンクを備えた作業用車両の燃料タンク構造であって、
    前記燃料タンクは、前記燃料タンクの底面に繋がる所定の側面を形成する第1側板部を備え、
    前記第1側板部の下端側部は、前記燃料タンクの内方かつ下方に向けて傾斜するテーパ部として形成され、
    前記テーパ部の外面側下方に形成される、前記燃料タンクの内方に窪む空間が、所定部材の配置スペースとして構成されていることを特徴とする作業用車両の燃料タンク構造。
  2. 前記燃料タンクを構成する第2側板部の上端側部の少なくとも一部は、前記燃料タンクの上面位置よりも上方に延びて、手摺部材が固定される台座部として形成されていることを特徴とする請求項1に記載の作業用車両の燃料タンク構造。
  3. 前記燃料タンクは、第3側板部と、前記第3側板部の一面側において前記第3側板部に対し垂直に溶接される第4側板部と、前記第3側板部の他面側において前記第3側板部に重ねて溶接される補強プレートとを備え、
    前記補強プレートの所定の角部と前記第4側板部の所定の端面部とは、前記第3側板部を挟んで互いに対向する位置に配置されて、前記第3側板部に対しそれぞれ溶接されていることを特徴とする請求項1または2に記載の作業用車両の燃料タンク構造。
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