Zentrierspinne

Was ist die Zentrierspinne eines Lautsprechers und wozu dient sie?

Die Zentrierspinne ist die innere Aufhängung eines dynamischen Lautsprecherchassis: eine gewellte Scheibe aus getränktem Gewebe, deren Innenrand am Träger der Schwingspule klebt und deren Außenrand am Korb sitzt. Sie hält die Spule mittig im Magnetspalt und wirkt zugleich als Feder, die die Membran in die Ruhelage zurückzieht.

In einem Lautsprecher gibt es zwei Gelenke. Das eine siehst Du von vorn — den weichen Ring außen um die runde Fläche. Das zweite liegt versteckt dahinter im Gehäuse: eine gewellte Scheibe, ungefähr so gefaltet wie der Balg einer Ziehharmonika. Sie hat zwei Aufgaben. Sie hält den beweglichen Teil so genau in der Mitte, dass er nirgends anstößt, und sie zieht ihn nach jeder Bewegung wieder in die Ausgangslage. Für Dich zählt vor allem eines: Dieses versteckte Teil liegt im Trockenen und hält deshalb sehr lange — anders als der Ring außen, der bei vielen älteren Lautsprechern irgendwann zerbröselt.

Ausführliche Erklärung

Aufgebaut ist die Zentrierspinne fast immer gleich: eine runde Scheibe mit konzentrischen Wellen, gefertigt aus einem Gewebe — meist Baumwolle, bei hoch belasteten Chassis Aramid — das mit Kunstharz getränkt und in Form gepresst wird. Die Wellen sind der Federweg. Sie erlauben die Bewegung in Achsrichtung und sperren sie quer dazu, und mit ihrer Zahl, Tiefe und Form legt der Konstrukteur fest, wie weich die Spinne ist und wie weit sie linear arbeitet. Bei vielen Chassis laufen die Anschlusslitzen zur Schwingspule mit durch das Gewebe, eingewebt oder aufgenäht.

Ihre Aufgaben verteilen sich anders als bei der äußeren Aufhängung.

Führen. Die Spinne sitzt dicht an der Schwingspule und ist damit das Bauteil, das die Achse bestimmt. Kippt oder taumelt der bewegliche Teil, schleift die Spule im Spalt — sie hat dort je nach Chassis nur wenige Zehntelmillimeter Luft. Die Sicke hilft dabei mit, greift aber weit außen am Membranrand an und kann eine Schieflage nahe am Spalt nur begrenzt ausgleichen.

Rückstellen. Beide Aufhängungen wirken mechanisch parallel: Ihre Steifigkeiten addieren sich, und deshalb bestimmt die steifere von beiden das Ergebnis. Das ist in den meisten Konstruktionen die Spinne. Die resultierende Nachgiebigkeit Cms geht zusammen mit der bewegten Masse in die freie Resonanzfrequenz des Chassis ein und steckt im Äquivalentvolumen Vas der Thiele-Small-Parameter — die Spinne ist damit an einer der Zahlen beteiligt, aus denen später das Gehäusevolumen folgt.

Nicht abdichten. Der Raum zwischen Membran und Spinne muss beim Hub Luft austauschen können, sonst arbeitet die eingeschlossene Luft als zusätzliche, unerwünscht harte Feder. Die Spinne ist deshalb bewusst luftdurchlässig ausgeführt. Genau hier liegt der klarste Unterschied zur Sicke, die den Rand luftdicht schließen muss, damit im Tiefton kein akustischer Kurzschluss entsteht.

Was bei großem Hub passiert

Die Federkennlinie der Spinne ist nur in einem begrenzten Bereich gerade. Danach steigt die Rückstellkraft überproportional an: Die Wellen laufen aus, das Gewebe wird gestreckt statt gebogen. Wird ein Chassis über diesen Bereich hinaus ausgelenkt, kommt der überschüssige Teil des Signals als Verzerrung zurück, und zwar bevor irgendetwas mechanisch anschlägt. Zusammen mit der Grenze der Sicke ist das der mechanische Weg, auf dem ein Chassis an seine Belastbarkeit stößt.

Dazu kommt eine Eigenheit der Bauform. Die Wellen liegen nach einer Seite, weshalb die Kennlinie nach vorn und nach hinten selten genau gleich verläuft. Eine solche Unsymmetrie erzeugt geradzahlige Verzerrungsanteile, und sie schiebt die Membran unter kräftigem Bass aus ihrer Mittellage heraus — der bewegliche Teil pendelt dann um einen verschobenen Punkt, was die Unsymmetrie weiter verstärkt. Konstruktiv begegnet man dem mit zwei im Abstand montierten Spinnen, die zugleich die Führung verbessern; man findet die Lösung vor allem an langhubigen Tieftönern.

Warum sie langsamer altert als die Sicke

Zwei Gründe kommen zusammen. Der Werkstoff ist ein getränktes Gewebe und kein Schaum: Es zerfällt nicht durch Sauerstoff und Feuchtigkeit, wie es Polyetherschaum an der Sicke tut. Und der Einbauort schützt zusätzlich — die Spinne liegt im Gehäuse, ohne Licht, ohne direkten Luftzug, bei gedämpften Feuchtewechseln.

Unverwüstlich ist sie deswegen nicht. Ihre Nachgiebigkeit steigt mit der Zahl der Lastwechsel, anfangs merklich und danach immer langsamer; ein Chassis nach längerem Betrieb hat eine etwas tiefere Eigenresonanz als im Neuzustand. Dauerhaft hohe Luftfeuchte kann die Tränkung angreifen, Staub im Gewebe verhärtet es. Und die Störung, die in der Praxis am häufigsten auf die Spinne zurückgeht, ist keine des Gewebes, sondern eine der Geometrie: Verliert die Spule ihre genaue Lage im Spalt, schleift sie — hörbar als Kratzen, das mit steigendem Pegel zunimmt.

Häufiges Missverständnis

„Lautsprecher müssen eingespielt werden, dann klingen sie besser." Ein messbarer Kern ist daran. Die Nachgiebigkeit der Aufhängung nimmt zu, sobald ein Chassis zum ersten Mal mit nennenswertem Hub arbeitet, und der größere Anteil dieser Änderung entfällt auf die Zentrierspinne. Die Resonanzfrequenz sinkt dabei geringfügig. Der Vorgang ist nach kurzer Zeit im Wesentlichen abgeschlossen und braucht weder besonderes Material noch die oft genannten hundert Stunden.

Was daraus nicht folgt, ist eine Verbesserung. Ein Konstrukteur legt das Chassis auf den eingelaufenen Zustand aus, weil das der Zustand ist, in dem es die nächsten Jahrzehnte arbeitet — der Neuzustand ist die Abweichung, nicht das Ziel. Und dieselbe Nachgiebigkeit ändert sich ebenso mit der Temperatur und mit dem Pegel, um den herum gerade gespielt wird. Wer den Unterschied hören will, hört in aller Regel die Gewöhnung an einen neuen Lautsprecher im eigenen Raum.

Beim Reparieren landen Sicke und Spinne dann gern in einem Topf. Weil die Neubesickung ein eingeführtes Verfahren ist, gilt der Austausch der Spinne als ähnlich überschaubar. Er ist es nicht: Die Sicke liegt frei zugänglich am Rand, die Spinne dagegen unter der Membran. Ein Wechsel verlangt, das Chassis weitgehend zu zerlegen und die Spule anschließend neu im Spalt auszurichten. Bei den meisten Chassis ist das Ersatzteil die wirtschaftlichere Antwort.

Nicht zu verwechseln mit

Sicke: die äußere Aufhängung am Membranrand. Sie dichtet ab, ist dem Licht und der Luft ausgesetzt und altert entsprechend schneller. Wie sich Führung und Rückstellkraft im Einzelfall auf beide Bauteile verteilen, entscheidet die Konstruktion.
Schwingspulenträger: der Wickelkörper aus Aluminium, Polyimid oder Papier, auf dem der Draht sitzt. Er ist starr und dient als Verbindungsstück, an dem Membran und Spinne gemeinsam ansetzen.
Staubschutzkalotte: die Kappe in der Membranmitte. Sie hält Partikel aus dem Magnetspalt und ist keine Feder.
Anschlusslitzen: die flexiblen Leitungen zur Schwingspule. Sie laufen häufig durch das Gewebe der Spinne, gehören aber zum elektrischen Weg; ein Litzenbruch klingt nach Wackelkontakt und nicht nach Kratzen.

Aus der Praxis

Ein Kunde möchte ein älteres Standlautsprecherpaar in eine neue Anlage übernehmen. Ein Gehäuse kratzt im Bass leise mit, hörbar vor allem bei mittlerer Lautstärke und tiefen Tönen.

Zuerst steht die Frage, welche Rolle das Paar künftig spielen soll. Als Frontkanäle eines Mehrkanalsystems müssen beide Seiten gleich arbeiten, sonst wandert die Klangfarbe bei jedem Schwenk über die Bühne; als Zuspiel in einem Nebenraum wäre eine kleine Abweichung hinnehmbar. Von dieser Antwort hängt ab, wie weit sich der Aufwand lohnt.

Danach folgt die Eingrenzung, und sie kostet nichts. Die Sicke lässt sich ansehen und mit dem Finger prüfen. Die Membran lässt sich mit beiden Händen gleichmäßig und langsam eindrücken: Kratzt es dabei über den ganzen Weg, reibt die Spule im Spalt, und dann steht die Lage der Spinne in Frage. Ein Geräusch, das nur bei bestimmten Tönen auftritt und beim Drücken verschwindet, kommt eher aus dem Gehäuse oder von einem losen Anschluss.

Erst zum Schluss geht es um das Gerät. Eine gealterte Sicke ist ein Fall für die Neubesickung. Eine schleifende Spule verlangt den Eingriff in den Antrieb — bei einem hochwertigen Chassis eine Sache für eine Werkstatt, bei einem einfachen der Punkt, an dem das Ersatzchassis die sinnvollere Ausgabe ist. Beide Wege enden bei derselben Auflage: Das instandgesetzte Chassis muss zu seinem Partner passen, sonst ist der Kanal zwar wieder da, das Paar aber nicht.

Verknüpfte Inhalte

Die äußere Aufhängung mit ihren drei Aufgaben und ihrer Alterung steht bei der Sicke. Was am anderen Ende der Spinne sitzt und wie dort aus Strom eine Kraft wird, erklärt die Schwingspule. Wie die Nachgiebigkeit der Aufhängung in die Auslegung eines Gehäuses eingeht, führen die Thiele-Small-Parameter aus; wo die mechanische Grenze der Auslenkung liegt, die Belastbarkeit. Was oberhalb der Kolbenbewegung in der Membran selbst passiert, klärt der Membranaufbruch.

Quellen

Aufbau und Aufgabenteilung der beiden Aufhängungen, das parallele Wirken ihrer Steifigkeiten und der Eingang der Nachgiebigkeit in die Chassisparameter folgen der elektroakustischen Standardliteratur. Die lineare Auslenkung als geprüfter Kennwert steht in IEC 60268-5.