JP6541568B2 - エンジンを搭載した作業車両 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の燃料タンクから燃料が供給されるエンジンを搭載した作業車両に関する。
特許文献1に開示された農用トラクタにおける燃料タンクシステムでは、右側燃料タンクと左側燃料タンクの上部同士が空気流通パイプで連通されるとともに右側燃料タンクと左側燃料タンクの底部同士が燃料取出パイプで連結され、燃料取出パイプの中央からポンプ吸引パイプが分岐している。ポンプ吸引パイプには燃料ポンプが設けられており、燃料供給ポンプからエンジンに燃料が供給される。
実用新案登録公報第2563729号公報(図1、図4)
複数の燃料タンクを搭載した場合、作業車両における重量バランスを考慮して、それぞれの燃料タンクにおける残留燃料が同じように減ることが要望される。そのために、例えば、燃料切り替えコックなどを設けて、使用する燃料タンクを随時選択することで、それぞれの残留燃料ができるだけ同じようにすることは可能である。しかしながら、燃料切り替えコックを随時操作することは、運転者に負担を与えることになる。このことから、燃料切り替えコックを省きながらも、各燃料タンクの内圧を均等に保つことで、複数の燃料タンクから均等に燃料がエンジンに供給される燃料システムを構築し、複数の燃料タンクの残留燃料ができるだけ同じとなるような技術が要望されている。
本発明による、エンジンを搭載した作業車両は、運転座席と、前記運転座席よりも後側に配置されるロプス装置と、前記運転座席よりも後側に配置され、前記エンジンを覆うボンネットと、第1燃料タンクと、第2燃料タンクと、前記第1燃料タンクと合流部とをつなぐ第1燃料供給路、前記第2燃料タンクと前記合流部とをつなぐ第2燃料供給路、及び前記合流部と前記エンジンとをつなぐ共通供給路からなる燃料供給路と、前記共通供給路に設けられ前記第1燃料タンク及び前記第2燃料タンクからの燃料を前記エンジンに供給する燃料ポンプと、前記第1燃料供給路に介装されるとともに燃料タンク側圧力と合流部側圧力との差圧に応じて開弁する第1チェックバルブと、前記第2燃料供給路に介装されるとともに燃料タンク側圧力と合流部側圧力との差圧に応じて開弁する第2チェックバルブと、前記第1燃料タンクの頂部空間と前記第2燃料タンクの頂部空間とを連通する連通流路とを備え、前記第1燃料タンクと前記第2燃料タンクとは前記運転座席の右側と左側とに離れて配置されており、前記連通流路は、前記第1燃料タンクの上面から上方向に延びる第1縦流路部と、前記第2燃料タンクの上面から上方向に延びる第2縦流路部と、前記第1縦流路部の頂部から車体側面視で車体前方向きに延びる第1連結流路部と、前記第2縦流路部の頂部から車体側面視で車体前方向きに延びる第2連結流路部と、前記第1連結流路部の車体前方側端部と前記第2連結流路部の車体前方側端部とに接続する横断流路部とを有し、前記第1縦流路部及び前記第2縦流路部は、車体側面視で前記ロプス装置と重複するように配置され、かつ、前記横断流路部は、車体側面視で前記ボンネットの前壁と前記運転座席との間に配置されている。
また、前記第1燃料タンクは、前記第1燃料タンクの上面から上方向に延びる第1給油部を有し、前記第2燃料タンクは、前記第2燃料タンクの上面から上方向に延びる第2給油部を有し、前記第1縦流路部の高さは、前記第1給油部の高さと略同じ又はそれよりも低く構成され、かつ、前記第2縦流路部の高さは、前記第2給油部の高さと略同じ又はそれよりも低く構成されていることが好ましい。
この構成によれば、ディーゼルエンジンへの燃料供給のため、チェックバルブを介して第1燃料タンクと第2燃料タンクとから燃料が共通の燃料ポンプによって吸引される。その際、燃料供給路にチェックバルブが介在しているので、第1燃料タンクと第2燃料タンクとの間で貯留量の違いから圧力差があれば、圧力の大きな方、つまり貯留量が大きい方の燃料タンクからより多くの燃料が吸引される。したがって、第1燃料タンクと第2燃料タンクとにおける供給圧力の差が、燃料貯留量の差だけを起因とすることが重要である。
例えば、給油部の給油口を閉鎖する給油キャップの精度のばらつきなどで、タンク内圧に差が生じると、一方の燃料タンクからのみ燃料が吸引される可能性がある。このような不都合は、第1燃料タンクの頂部空間と第2燃料タンクの頂部空間とを連通する連通流路によってそれぞれの内圧が平衡化されることで、解消される。これにより、第1燃料タンクと第2燃料タンクとにおける貯留量に差が生じることが回避される。
連通流路は、燃料の液面の上方空間に開口する必要があり、この条件を満たす場所は給油口を形成している給油部付近である。このため、連通流路の一端が、第1燃料タンクの給油部に隣接する位置で開口し、連通流路の他端が、第2燃料タンクの給油部に隣接する位置で開口することが、好都合である。
燃料は重量物であるので、第1燃料タンク及び第2燃料タンクが車両の重量バランスに悪影響を与えないためには、車両の右側と左側に分けて配置することが好ましい。その際、連通流路は他の部材との干渉が少なく、運転者等の動きや他の機器の設置の邪魔にならない場所に配置することが好ましい。このため、本発明の好適な実施形態では、第1燃料タンクと第2燃料タンクとは運転座席の右側と左側とに離れて配置されており、連通流路は前記運転座席の後を通過する。連通流路の保護の観点から、連通流路は、ゴムホースで形成し、このゴムホースを鋼管などの金属パイプで外囲することが好ましい。
エンジンがディーゼルエンジンの場合、燃料ポンプによって供給されてきた燃料の一部を燃料タンクに戻す必要があるので、ディーゼルエンジンから余り燃料を第1燃料タンク及び第2燃料タンクに戻す燃料戻り路が備えられている。その際、第1燃料タンクと第2燃料タンクとにおける貯留量(燃料残量)に大きな差を生じさせないためには、ディーゼルエンジンから第1燃料タンク及び第2燃料タンクに戻される燃料の量もできるだけ等しいことが望ましい。このため、本発明の好適な実施形態の1つでは、燃料戻り路は、エンジンと分岐部とをつなぐ共通戻り路、分岐部と第1燃料タンクとをつなぐ第1燃料戻り路、及び分岐部と前記第2燃料タンクとをつなぐ第2燃料戻り路とからなり、第1燃料タンク内に形成された第1燃料戻り路の戻り口と第2燃料タンク内に形成された第2燃料戻り路の戻り口とが、当該燃料タンクでの同じ高さ(ほぼ同じ高さも含まれる)レベルに設定されている。この構成では、ディーゼルエンジンから戻された燃料は分岐部で分岐し、それぞれの分岐燃料が第1燃料タンクと第2燃料タンクに戻る。そこで、いずれかの燃料タンクの貯留量が増加し、例えば戻り口を塞ぐ用の状態となれば、その燃料戻り路内の圧力が上昇するので、ディーゼルエンジンから戻された燃料は他の燃料タンクに流れ込むことになり、片方の燃料タンクだけが満杯になることが回避される。この実施形態における、両方の戻り口がほぼ同じ高さレベルであるとは、いずれかの燃料タンクだけが満杯になってしまうことが回避されることが保証される高さレベルを意味している。
ディーゼルエンジンから第1燃料タンクと第2燃料タンクとに戻される燃料の比率をできるだけ等しくするためには、前記第1燃料戻り路と前記第2燃料戻り路とにおける燃料の流れ抵抗が実質的に同じであるとよい。例えば、両者の違いが0%から20%以内に収まっていることが好ましい。そのための好適な方策の1つは、前記第1燃料戻り路と前記第2燃料戻り路とは流れ断面積及び流路長さが実質的に同じにすることである。例えば、第1燃料戻り路と第2燃料戻り路における流れ断面積の違い、及び流路長さの違いが、0%から20%以内に収まっていることが好ましい。
本発明における燃料流通の基本的な原理を説明する模式図である。 本発明の作業車両の具体的な実施形態の1つであるゼロターンモーアの側面図である。 ゼロターンモーアの平面図である。 第1燃料タンクと第2燃料タンクとエンジンとの間の燃料の流通を模式的に示す正面図である。
本発明による作業車両の具体的な実施形態を説明する前に、図1を用いて、本発明で採用されている燃料タンクとエンジンとの間の燃料流通の基本的な構成を説明する。この作業車両に搭載されているエンジン3は、左右一対の第1燃料タンク61と第2燃料タンク62とから燃料供給を受ける。第1燃料タンク61と第2燃料タンク62とは、実質的にはほぼ同一の形状を有するが、同一である必要はない。第1燃料タンク61及び第2燃料タンク62とエンジン3の燃料供給口67Aとの間は、一般には燃料ホースで構成される燃料供給路67でつながれている。燃料供給路67は、第1燃料タンク61と合流部65とを接続する第1燃料供給路671と、第2燃料タンク62と合流部65とを接続する第2燃料供給路672と、合流部65とエンジン3の燃料供給口67Aとを接続する共通供給路670とからなる。第1燃料供給路671には第1チェックバルブ63が介装されており、第2燃料供給路672には第2チェックバルブ64が介装されている。共通供給路670には、燃料ポンプ60が介装されている。第1チェックバルブ63及び第2チェックバルブ64は、燃料タンク側圧力と前記合流部側圧力との差圧に応じて開弁する。つまり、燃料ポンプ60の駆動により合流部65に負圧が生じると、第1チェックバルブ63及び第2チェックバルブ64は開弁し、第1燃料タンク61及び第2燃料タンク62から燃料が共通供給路670に流れ込む。
燃料ポンプ60が駆動すると、燃料ポンプ60の吸引力によって、第1燃料供給路671の合流部65と第1チェックバルブ63との間の圧力が、第1チェックバルブ63と第1燃料タンク61との間の圧力より低くなるので、第1チェックバルブ63が開弁して、第1燃料タンク61からエンジン3への燃料供給が行われる。同様に、第2燃料タンク62からエンジン3への燃料供給も行われる。但し、第1燃料タンク61と第2燃料タンク62のどちらか一方において燃料の貯留量が大きい場合、これに該当する側のチェックバルブにおける圧力差が大きくなり、その開弁量が大きくなる。その結果、燃料の貯留量が大きい方の燃料タンクから主に燃料が燃料ポンプ60に吸い込まれることになる。つまり、第1燃料タンク61と第2燃料タンク62とに貯留している燃料の液圧差によって、第1燃料タンク61と第2燃料タンク62との燃料貯留量の平衡化が行われる。
第1燃料タンク61及び第2燃料タンク62の天井面には給油キャップ90で閉鎖される給油口91を有する給油部9が形成されている。給油キャップ90の個体差や締め具合に起因して、エンジン3への燃料供給にともなって、第1燃料タンク61及び第2燃料タンク62の内圧に差が生じると、燃料の液圧に影響を及ぼし、燃料の液圧差による燃料貯留量の平衡化ができなくなる。このため、第1燃料タンク61の頂部空間S1と第2燃料タンク62の頂部空間S2とを連通する連通流路70が備えられている。連通流路の70一端は、第1燃料タンク61の給油部9に隣接する位置で開口しており、連通流路70の他端は、第2燃料タンク62の給油部9に隣接する位置で開口している。これにより、第1燃料タンク61と第2燃料タンク62との内圧は実質的に同じに保たれる。
図1の例では、エンジン3としてディーゼルエンジンが採用されているので、第1燃料タンク61及び第2燃料タンク62とエンジン3の燃料戻し口68Aとの間は、一般には燃料ホースで構成される燃料戻り路68でつながれている。燃料戻り路68は、エンジン3の燃料戻し口68Aと分岐部66とを接続する共通戻り路680と、分岐部66と第1燃料タンク61の戻り口68aとを接続する第1燃料戻り路681と、分岐部66と第2燃料タンク62の戻り口68aとを接続する第2燃料戻り路682とからなる。なお、第1燃料タンク61内に形成された戻り口68aと第2燃料タンク62内に形成された戻り口68aとが各燃料タンクにおける高さレベルはほぼ同一である。第1燃料戻り路681と第2燃料戻り路682とにおける燃料の流れ抵抗が実質的に同じにするため、第1燃料戻り路681と第2燃料戻り路682は実質的に同じ流れ断面積及び流路長さを有する。
したがって、例えば、第1燃料タンク61の方にばから戻り燃料が流れ込んで、第1燃料タンク61の戻り口68aまで燃料が達した場合、第1燃料戻り路681の圧力が上昇する。これにより、分岐部66において、エンジン3から戻された燃料のほとんどが第2燃料タンク62の方に流れ込む。
なお、上述したような戻り燃料の調節は、第1燃料戻り路681の戻り口68aと前記第2燃料戻り路682の戻り口68aとに燃料液面が一定値を超えると閉鎖するフロート弁69を設けることで、さらに確実なものとなる。
次に、図面を用いて、本発明による作業車両の具体的な実施形態の1つを説明する。この作業車両は、作業装置としてモーアユニット13を装備した乗用草刈機である。図2は、乗用草刈機の側面図であり、図3は平面図である。この乗用草刈機は、ゼロターンモーアとも称されるもので、左右一対の前輪11と、独立して回転駆動される駆動車輪としての左右一対の後輪12とによって対地支持された車体10を備えている。車体10は、ベース部材として車体フレーム2を有しており、前輪11と後輪12との間で、モーアユニット13がリンク機構14を介して車体フレーム2から吊り下げられている。車体10の車体前後方向中央領域に運転部5が配置されている。運転部5の後部にはロプス装置6が設けられている。車体10の後端領域にはディーゼルエンジンであるエンジン3が配置されている。エンジン3の前方にはラジエータ31などのエンジン補機が配置されており、エンジン3及びエンジン補機は上方からボンネット30によって覆われている。車体10の運転部5領域には座席支持体52が形成されており、座席支持体52の上面には運転座席53が設けられている。さらに座席支持体52の左右側面にはフェンダ54が形成されている。運転座席53の前方にステップ51が敷設されている。左側のフェンダ54の下方には、後輪12の周面に沿うように、第1燃料タンク61が配置され、右側のフェンダ54の下方には、後輪12の周面に沿うように、第2燃料タンク62が配置されている。
第1燃料タンク61と第2燃料タンク62とは、実質的には同じ形状寸法を有し、車体前後方向で運転座席53の側方からロプス装置6を超える後方に延びている。第1燃料タンク61及び第2燃料タンク62のロプス装置6を超えた後部分の上面部に、給油部9が設けられている。給油部9は、上面部からほぼ垂直に突き出している給油筒610と給油筒610の給油口を覆う給油キャップ90とからなる。
第1燃料タンク61及び第2燃料タンク62を含む燃料システムは、図1を用いて説明した基本構成を採用している。第1燃料タンク61と第2燃料タンク62とを連通する連通流路70はゴムホースを金属パイプ(例えば鋼管)で外囲した連通管として構成されており、運転座席53のシートバック53bとボンネット30の前壁との間に敷設されている。
エンジン3の前側にはトランスミッション4が配置されている。トランスミッション4には、左右一対の後車軸伝動部41が含まれておいる。左右の後車軸伝動部41にはそれぞれ、独立して操作可能な静油圧式変速装置(以下HST42と略称する)が無段変速機構の一例として内装されている。HST42は、エンジン動力を正転(前進)状態及び逆転(後進)状態で、低速から高速まで無段階に変更して、それぞれの後輪12に伝達することができる。これにより、左右の後輪12の両方が同じまたはほぼ同じ速度で前進方向に駆動することで直進前進が作り出され、左右の後輪12が同じまたはほぼ同じ速度で後進方向に駆動することで直進後進が作り出される。さらに、左右の後輪12の速度を互いに異ならせることで、車体10を任意の方向に旋回移動させることができ、例えば、左右の後輪12のいずれか一方を零速に近い低速にさせ、他方の後輪12を高速で前進側あるいは後進側に操作することで小回り旋回させることができる。さらに、左右の後輪12を互いに逆方向に駆動することで、車体10を左右の後輪12のほぼ中央部を旋回中心としてスピンターンさせることもできる。左右一対の前輪11は、キャスタ輪に構成されて縦軸芯周りで向きを自由に変更することができるから、左右の後輪12駆動による走行方向に応じて向きが修正されることになる。
左右のHST42に対する変速操作は、運転座席53の両側に配置された左右一対の変速レバー49によって行われる。変速レバー49を前後中立位置に保持すると無段変速装置が中立停止状態となり、変速レバー49を中立位置から前方に操作することで前進変速が実現し、後方に操作することで後進変速が実現する。
図3から明らかなように、車体フレーム2は、左右一対の前フレーム21と左右一対の後フレーム22とからなり、左右の前フレーム21は、複数のクロスビームからなる前クロスビームユニット26によって連結されている。左右の後フレーム22も同様に、複数のクロスビームからなる後クロスビームユニットによって連結されているが、後クロスビームユニットの図示は省略されている。後フレーム22の後端領域に、エンジンマウント領域が形成されている。
車体10の前端に位置する前クロスビームユニット26には車体横断方向に延びる前輪支持アーム28が設けられている。前輪支持アーム28の中央に、逆U字状のフロントガード29が立設している。前輪支持アーム28の両端に、キャスタブラケット110を介して前輪11が取り付けられている。
図4は、この草刈機の燃料流通系統図である。この草刈機の燃料流通には、図1を用いて説明した原理が流用されている。構造的な特徴は、第1燃料タンク61の底面と第2燃料タンク62の底面とはエンジン3のクランク軸3aより上方に位置し、第1燃料供給路671は第1燃料タンク61の底面で、第2燃料供給路672は第2燃料タンク62の底面で接続していることである。また、第1燃料タンク61と第2燃料タンク62とが連通流路70によって連通されている。さらに、第1燃料戻り路681は第1燃料タンク61の上面で、第2燃料戻り路682は第2燃料タンク62の上面で接続している。また、第1燃料タンク61と第1チェックバルブ63との間、及び第1燃料タンク61と第1チェックバルブ63との間には、フィルタ6aが介装されている。
上述したように、第1燃料タンク61の頂部空間S1と第2燃料タンク62の頂部空間S2とを、その主要部分が実質的に水平に延びる連通流路70で連通することで、それぞれのタンク内圧が均衡化される。ただし、多重安全性を考慮する場合には、給油キャップ90に、タンク内圧を大気圧に保持する構造を採用してもよい。例えば、給油キャップ90と給油筒610との間に、空気を通過させるが燃料を通過させないフィルタ膜を設けることで、第1燃料タンク61と第2燃料タンク62の内圧は常時大気圧に保たれる。
〔別実施の形態〕
(1)上述した実施形態では、エンジン3が車体10の後部に配置されていたが、エンジン3が車体10の前部に配置され、トランスミッション4がエンジン3の後方に配置されてもよい。
(2)上述した実施形態では、モーアユニット13が前輪11と後輪12との間に配置されるミッドマウント式が採用されていたが、モーアユニット13が前輪11の前に配置されるフロントマウント式の採用も可能である。
(3)上述した実施形態では、前輪11がキャスタ輪で構成されたが、ステアリングホイールによって操作される操舵輪で構成してもよい。その際には、差動機構によって分岐される同一の変速装置からの出力を左右の後輪12が差動機構を介して受けることになる。
(4)上述した実施形態では、作業装置としてモーアユニット13を搭載した作業車両、つまり乗用草刈機が取り上げられた。これに代えて、作業装置として、噴霧装置、除雪装置、植付装置、収穫装置などを搭載することも可能である。
本発明は、エンジンと複数の燃料タンクとを備えた作業車両に適用可能である。
3 :エンジン
53 :運転座席
6a :フィルタ
60 :燃料ポンプ
61 :第1燃料タンク
62 :第2燃料タンク
63 :第1チェックバルブ
64 :第2チェックバルブ
65 :合流部
66 :分岐部
67 :燃料供給路
67A :燃料供給口
670 :共通供給路
671 :第1燃料供給路
672 :第2燃料供給路
68 :燃料戻り路
68A :燃料戻し口
68a :戻り口
680 :共通戻り路
681 :第1燃料戻り路
682 :第2燃料戻り路
70 :連通流路
9 :給油部
S1 :頂部空間
S2 :頂部空間

Claims (7)

  1. エンジンを搭載した作業車両であって、
    運転座席と、
    前記運転座席よりも後側に配置されるロプス装置と、
    前記運転座席よりも後側に配置され、前記エンジンを覆うボンネットと、
    第1燃料タンクと、
    第2燃料タンクと、
    前記第1燃料タンクと合流部とをつなぐ第1燃料供給路、前記第2燃料タンクと前記合流部とをつなぐ第2燃料供給路、及び前記合流部と前記エンジンとをつなぐ共通供給路からなる燃料供給路と、
    前記共通供給路に設けられ前記第1燃料タンク及び前記第2燃料タンクからの燃料を前記エンジンに供給する燃料ポンプと、
    前記第1燃料供給路に介装されるとともに燃料タンク側圧力と合流部側圧力との差圧に応じて開弁する第1チェックバルブと、
    前記第2燃料供給路に介装されるとともに燃料タンク側圧力と合流部側圧力との差圧に応じて開弁する第2チェックバルブと、
    前記第1燃料タンクの頂部空間と前記第2燃料タンクの頂部空間とを連通する連通流路と、が備えられ
    前記第1燃料タンクと前記第2燃料タンクとは前記運転座席の右側と左側とに離れて配置されており、
    前記連通流路は、前記第1燃料タンクの上面から上方向に延びる第1縦流路部と、前記第2燃料タンクの上面から上方向に延びる第2縦流路部と、前記第1縦流路部の頂部から車体側面視で車体前方向きに延びる第1連結流路部と、前記第2縦流路部の頂部から車体側面視で車体前方向きに延びる第2連結流路部と、前記第1連結流路部の車体前方側端部と前記第2連結流路部の車体前方側端部とに接続する横断流路部とを有し、
    前記第1縦流路部及び前記第2縦流路部は、車体側面視で前記ロプス装置と重複するように配置され、かつ、前記横断流路部は、車体側面視で前記ボンネットの前壁と前記運転座席との間に配置されている作業車両。
  2. 前記第1燃料タンクは、前記第1燃料タンクの上面から上方向に延びる第1給油部を有し、
    前記第2燃料タンクは、前記第2燃料タンクの上面から上方向に延びる第2給油部を有し、
    前記第1縦流路部の高さは、前記第1給油部の高さと略同じ又はそれよりも低く構成され、かつ、前記第2縦流路部の高さは、前記第2給油部の高さと略同じ又はそれよりも低く構成されている請求項1に記載の作業車両。
  3. 前記連通流路の一端は、前記第1燃料タンクの給油部に隣接する位置で開口しており、前記連通流路の他端は、前記第2燃料タンクの給油部に隣接する位置で開口している請求項1または2に記載の作業車両。
  4. 前記連通流路は、ゴムホースと前記ゴムホースを外囲する金属パイプとからなる請求項1から3のいずれか一項に記載の作業車両。
  5. 前記エンジンがディーゼルエンジンであり、前記ディーゼルエンジンから余り燃料を前記第1燃料タンク及び前記第2燃料タンクに戻す燃料戻り路が備えられている請求項1から4のいずれか一項に記載の作業車両。
  6. 前記燃料戻り路は、前記ディーゼルエンジンと分岐部とをつなぐ共通戻り路、前記分岐部と前記第1燃料タンクとをつなぐ第1燃料戻り路、及び前記分岐部と前記第2燃料タンクとをつなぐ第2燃料戻り路とからなり、前記第1燃料タンク内に形成された前記第1燃料戻り路の戻り口と前記第2燃料タンク内に形成された前記第2燃料戻り路の戻り口とがそれぞれの燃料タンクにおいて同じ高さレベルに設定されている請求項5に記載の作業車両。
  7. 前記第1燃料タンクの底面と前記第2燃料タンクの底面とは前記ディーゼルエンジンのクランク軸より上方に位置し、前記第1燃料供給路は前記第1燃料タンクの底面で接続しており、前記第2燃料供給路は前記第2燃料タンクの底面で接続しており、前記燃料戻り路は前記第1燃料タンク及び前記第2燃料タンクの上面で接続している請求項5または6に記載の作業車両。
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