볼트와 소켓의 접촉면에 주목. 표면 접촉을 철저히 추구한 ko-ken의 서페이스 드라이브의 장점은?

소켓 렌치를 사용할 때 필수적인 것이 소켓이다. 볼트나 너트와 접촉하는 소켓에는 6각(6포인트)과 12각(12포인트)의 차이뿐만 아니라, "면 접촉"과 "점 접촉"의 차이도 있다. 현대의 소켓은 면 접촉이 주류이지만, 면 접촉에는 어떤 장점이 있을까? 여기서는 소켓과 볼트/너트의 접촉면에 주목하여, 전문 소켓 메이커가 개발한 ko-ken(코켄)의 독자적인 서페이스 드라이브와 독자적인 스파크 플러그 렌치에 대해 설명한다.

항공기 정비 현장의 요청에 부응하여 개발된 면 접촉 소켓

스패너와 소켓 렌치의 사용 여부는 볼트나 너트의 위치에 따라 달라진다. 평평한 면이라면 스패너를 사용할 수 있지만, 단차가 있어 볼트나 너트가 움푹 들어가 있는 경우에는 소켓 렌치의 작업성이 훨씬 뛰어나다.

스패너나 콤비네이션 렌치와 소켓 렌치의 가장 큰 차이점은, 볼트나 너트와 접촉하는 부분(그립부)과 손잡이 부분이 일체화되어 있는지 분리되어 있는지이다. 스패너나 콤비네이션 렌치는 각 사이즈마다 하나의 그립이 필요하다. 양 끝의 사이즈가 다르더라도 8x10mm나 12x14mm처럼, 렌치마다 그립이 필요하다.

반면 소켓 렌치는 소켓을 교환함으로써 하나의 손잡이로 사용할 수 있다. 작업 효율을 높이기 위해 손잡이나 익스텐션 바를 재구성하는 경우도 있지만, 하나의 손잡이로 여러 개의 소켓을 사용할 수 있다는 것이 소켓 렌치의 특징이다.

또한, 볼트의 6개 꼭짓점 중 2개 면에 접촉하는 스패너에 비해, 볼트를 감싸는 소켓은 6개 면 모두에 접촉하여 회전 토크(부하)를 분산시킨다. 2점 접촉이 6점 접촉이 되면 접촉 면적이 3배가 되므로, 각 점에 걸리는 부하는 1/3로 줄어든다.

스패너로 볼트나 너트에 큰 토크를 가하면, 과도한 힘으로 인해 접촉점의 마모나 나사산이 뭉개질 위험이 높아진다. 하지만 소켓(콤비네이션 렌치와 유사)을 사용하면 부하가 1/3로 줄어들어 손상을 완화할 수 있다.

하지만 소켓이 볼트나 너트의 꼭짓점과 접촉하는 경우, 소켓을 회전시키는 힘이 꼭짓점에 집중되어 마모되기 쉽고, 반복적인 장착 및 분리로 인해 발생하는 유격으로 인해 나사산이 뭉개질 위험이 높아진다.

이때 볼트와 소켓은 점으로 접촉하지만, 높이 차이가 있기 때문에 점이 이어져 선이 되는 "점 접촉"이라고 불린다.

조임 토크가 증가할수록 볼트나 너트의 모서리가 손상되는 상황을 개선하기 위해 "면 접촉"이 개발되었다. 이 기술, 혹은 소켓 설계는 미국 스냅온사가 항공기 정비 현장의 요구에 부응하여 고안한 것이다.

면 접촉의 가장 큰 특징은 소켓이 볼트나 너트의 모서리와 접촉하지 않는다는 것이다. 모서리를 피하고 6개의 면에 접촉함으로써, 점 접촉을 사용하는 기존 소켓에 비해 응력이 감소하고, 이전보다 더 큰 토크를 가할 수 있게 된다.

스냅온은 이를 "플랭크 드라이브"라는 이름으로 특허를 취득했으며, 특허 만료 후 전 세계 공구 제조사들이 면 접촉을 채택하여 현재는 일반적인 메커니즘이 되었다.

ko-ken의 서페이스 드라이브는 면 접촉 수준을 대폭 향상시킨다

육각형 볼트나 너트용이라고는 생각되지 않는 독특한 개구부 디자인을 가진 면 접촉 소켓.

긴 너트에 장착했을 때, 육각형 꼭짓점에서 떨어진 곳에서 접촉이 이루어지고 있음을 알 수 있다. 꼭짓점은 전혀 접촉하지 않으므로 모서리가 닳은 볼트나 너트에도 사용할 수 있으며, 섬세한 장식 너트의 모서리를 손상시킬 걱정도 없다.

면 접촉 소켓의 강점은 면 접촉의 이점을 극대화하여, 꽉 끼어버린 볼트나 너트를 손상시키지 않고 토크를 전달할 수 있다는 점이다. 고토크로 조여지는 프레임이나 서스펜션 부품에도 안심하고 사용할 수 있다.

면 접촉 메커니즘은 이제 소켓의 표준 기술이 되었으며, 전문 소켓 렌치 제조사인 Koken은 6각 및 12각 소켓 모두에 "플랫 드라이브"를 적용한 제품을 제공한다.

더 나아가, "서페이스 드라이브"는 너트 모서리의 손상이 적고 강력한 토크를 전달할 수 있는 면 접촉의 개념을 더욱 발전시킨 것이다.

면 접촉에서는 육각형 개구부의 꼭짓점이 점 접촉에 비해 둥글게 처리되어 있다. 꼭짓점을 잇는 면이 아치형으로 되어 볼트나 너트의 6개 면에 접촉한다고 할 수 있다.

서페이스 드라이브를 채택한 면 접촉 소켓의 내부 형상은 더욱 극단적이어서, 육각형 꼭짓점이 전혀 남아 있지 않고 6개의 아치만 존재한다. 실제로 육각형 볼트나 너트에 장착될 수 있을지 우려될 정도이다. 하지만 이것이야말로 철저한 면 접촉을 실현하는 형상이다.

애초에 모서리가 없기 때문에 볼트나 너트의 모서리와 접촉할 일이 없다. 또한, 독특한 아치형 형상은 플랫 드라이브보다 더 넓은 면적으로 접촉하여 강력한 토크를 분산시킨다. 또한, 기존의 콤비네이션 렌치나 소켓으로는 미끄러져 버리는 모서리가 닳거나 변형된 볼트나 너트도 돌릴 수 있다.

크롬 도금된 볼트나 너트, 또는 알루미늄 재질의 섬세한 볼트나 너트에도 모서리에 가해지는 부하가 적어 손상시키기 어렵다는 장점이 있다.

유일한 단점은 기존의 6각 소켓과는 상당히 다른 형상이라는 점이다. 하지만 모서리에서 떨어진 곳에서 접촉이 이루어진다고 해서 볼트/너트와 소켓 사이에 유격이 발생하는 것은 아니다.

참고로, Koken의 소켓은 래칫 핸들이나 익스텐션 바와 연결되는 사각 드라이브 부분에도 플랫 드라이브 면 접촉 메커니즘을 채택하고 있다. 이는 소켓에 가해지는 응력을 구동 공구 쪽으로 분산시켜 부하 용량을 높이는 장점이 있다.

면 접촉 소켓은 일반 플랫 드라이브 소켓보다 약 20% 정도 비싸지만, 고토크 작업이나 단종되거나 클래식한 차량의 모서리가 닳은 볼트/너트를 다룰 때는 확실히 신뢰할 수 있는 선택이다.

差込角3/8インチのサーフェイスソケットのラインナップは5.5～24mmの20サイズ。その中から使用頻度の高いサイズをセットにしたのがRS3410M/12 세트에는 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19mm의 12개가 포함되어 있다.

면 접촉 소켓은 일반 길이와 딥 길이로 제공된다. 10mm 일반 소켓의 총 길이는 26mm이며, 10mm 딥 소켓은 55mm이다.

금속 클립과 황동 가이드를 사용한 독자적인 스파크 플러그 소켓

코켄이 차세대 메카닉 스탠다드로 위치시키고, 기존 라인업보다 더욱 컴팩트함에 고집하여 개발한 Z-EAL(지알) 시리즈의 스파크 플러그 소켓3300CZ 구동 사이즈는 3/8인치이며, 사이즈는 14, 16, 18, 20.8mm이다.

개구부의 반대편 두 면에는 금속 클립이 있고, 그 뒤에는 황동 가이드가 삽입되어 있다. 가이드 중앙의 절연체 직경에 해당하는 구멍은 섬세한 세라믹 절연체를 손상시키지 않고 기울어짐을 억제하는 역할을 한다.

전문 소켓 렌치 제조사로서 Koken의 전문성을 보여주는 또 다른 제품은 "스파크 플러그 소켓"이다. 현대의 오토바이에서 스파크 플러그에 접근하는 것이 더욱 어려워졌고, 제거 및 장착 과정이 과거에 비해 증가했지만, 스파크 플러그는 주행 거리에 따라 교체해야 하는 부품이다.

스파크 플러그의 제거 및 장착에 사용되는 스파크 플러그 소켓은 플러그를 고정하는 방식에 따라 크게 세 가지 유형으로 분류된다.

① 고무 링 타입

소켓 내부의 고무 링 또는 부트의 마찰력을 통해 스파크 플러그의 세라믹 부분을 고정하는 표준적인 타입이다. 저렴하지만, 고무가 마모되거나 경화됨에 따라 시간이 지남에 따라 고정력이 약해질 수 있다.

② 자석 타입

개구부 근처에 자석이 내장되어 있어, 느슨해진 스파크 플러그의 육각 나사 부분을 끌어당겨 제거할 수 있다. 이 타입은 고무 링 타입보다 노화에 강하지만, 자석이 플러그에 강하게 접촉하면 균열이 발생할 위험이 있으며, 플러그 외의 금속 가루도 끌어당길 수 있다.

③ 클립 타입

Koken의 클립 타입 스파크 플러그 소켓이 이 범주에 속한다. 금속 클립(리프 스프링)이 스파크 플러그의 육각 나사 부분의 두 면을 고정한다. 고무의 노화 열화나 자석과 같은 금속 가루 흡착과 같은 문제는 없다. 또한, 소켓 내부에서 스파크 플러그가 기울어지는 것을 방지하는 황동 가이드가 있어, 나사 부분이 스파크 플러그 홀 깊숙이 있는 엔진에서도 나사 구멍에 직선으로 삽입할 수 있다.

소켓 단독이나 직선 익스텐션 바만으로는 돌릴 수 없는 플러그의 경우, Koken은 중간에 유니버설 조인트가 내장된 스파크 플러그 소켓도 제공한다. 금속 클립과 황동 가이드가 소켓과 구동부에 통합되어 있어, 플러그인 유니버설 조인트를 사용하는 것보다 슬림한 프로파일을 가지고 있다. 사이즈는 14, 16, 18, 20.8mm이다.

유니버설 조인트를 내장함으로써 스파크 플러그 소켓과 구동 공구 사이의 각도를 자유롭게 조절할 수 있다. 이는 공랭식 엔진에 유용하지만, 수랭식 엔진의 깊은 플러그 홀에서는 사용 편의성이 더욱 두드러진다.

황동 가이드와 금속 클립의 포함은 부품 수와 가공 공정을 증가시키지만, 플러그 고정감은 뛰어나 신뢰할 수 있는 작업을 가능하게 한다. Koken의 특징인 얇은 벽 디자인은 외경을 줄여 최신 오토바이의 컴팩트한 엔진룸에서도 스파크 플러그 홀에 걸리지 않고 사용할 수 있다.

이미 소켓과 스파크 플러그 소켓을 소유하고 있는 주말 정비사들에게는 동일한 기능을 다시 구매할 이유가 없을 수도 있다. 하지만 여기서 소개된 도구들은 의심할 여지 없이 기존 소켓을 뛰어넘는 성능을 발휘한다.

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