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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lautsprecherkorb und einen Lautsprecher mit einem solchen Lautsprecherkorb. Der Lautsprecherkorb ist ein Bestandteil des fertigen Lautsprechers und trägt, ähnlich einem Skelett, einzelne Bauteile des Lautsprechers. Lautsprecher sind akustische Wandler und dienen folglich dazu, elektrische Signale in akustische Signale bzw. in Schallwellen umzuwandeln.
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Vorbekannter Stand der Technik
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Im Allgemeinen sind Lautsprecherboxen bekannt, welche mindestens einen, meist jedoch mehrere Lautsprecher zu Bereitstellung von Schallwellen des gesamten hörbaren Spektrums aufweisen, zum Beispiel einen Basslautsprecher, einen Mitteltöner und einen Hochtöner.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 20 56 874 A offenbart ein Lautsprecherchassis mit einer verbesserten Herstellungsweise, wobei der Lautsprecherkorb eine Aufnahme zum Befestigen eines Lautsprecherkonus aufweist. Diese Aufnahme wird durch eine nach innen gebogene Umfangskante gebildet, welche mittels Klemmung ein Joch zur Bildung eines Magnetkreises aufnimmt.
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Eine weitere deutsche Offenlegungsschrift
DE 28 42 738 A1 zeigt einen Lautsprecher, insbesondere in Lautsprecher für Fahrzeuge, mit einem trichterartigen Korb, der an seiner Vorderseite eine nach außen abstehende ringförmige Auflagefläche trägt und an einer Schallwand befestigt werden kann.
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Die Druckschriften
DE 102007036050 A1 ,
DE 10337172 A1 und
JP S52-148116 A offenbaren Lautsprecher mit unterschiedlichen Elementen, die einen Metallschaum aufweisen.
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Nachteile des Standes der Technik
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Die bisher bekannten Lösungen bedingen jedoch den Nachteil, dass bei der Klangerzeugung mittels Schallwellen eine Vielzahl von ungünstigen, sich in unterschiedliche Richtungen ausbreitenden Wellenfronten erzeugt werden, sodass eine präzise und klare Klangausbreitung und Erzeugung zumindest in Teilen erschwert wird.
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Problemstellung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Korb für einen Lautsprecher bereitzustellen, welcher einen einfachen und robusten Aufbau aufweist und sich durch eine effiziente und Ziel gerichtete Verwertung der mechanischen Schwingungs- oder Vibrationsenergie auszeichnet. Insbesondere soll die akustische Wirkung von Störgeräuschen verhindert werden.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die obige Aufgabe wird durch einen Lautsprecherkorb nach Anspruch 1, oder durch einen Lautsprecher nach Anspruch 14 gelöst. Dabei ist der Lautsprecherkorb zumindest in Teilen aus einem Werkstoff mit einer schaumartigen Tragstruktur und/oder aus einem Werkstoff mit einer Tragstruktur, die gezielt eingebrachte Poren enthält, hergestellt. Das bedeutet, dass der Körper des Lautsprecherkorbs entweder vollständig oder in Anteilen aus einem festen, tragfähigen Werkstoff gefertigt wird, wobei dieser Werkstoff gezielt eingebrachte offene und/oder geschlossene Poren bzw. Blasen umfasst, zum Beispiel ein geschäumtes Material.
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Die Verwendung des Begriffs „Werkstoff mit ... Tragstruktur“ soll verdeutlichen, dass mithilfe des Werkstoffs ein physisch bestimmter, belastbarer fester Körper (fester Aggregatzustand bei Raumtemperatur) gebildet werden kann. Folglich scheiden flexible geschäumte Werkstoffe, wie zum Beispiel Polyurethan, Schaumpolystyrol, Isolier- oder Bauschaum, blasenhaltiges Verpackungsmaterial und/oder ähnliche flexible Materialien zu erfindungsgemäßen Verwendung aus.
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Weiterhin sollen explizit Werkstoffe ausgeschlossen sein, welche unter Umständen zufällig entstandene und/oder fertigungsbedingt vorhandene Poren und/oder Blasen enthalten. Ein Gusswerkstoff, wie zum Beispiel Grauguss, der während des Festwerdens Lunker und/oder Poren ausbildet, gilt nicht als Werkstoff im Sinne der Erfindung.
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Die Verwendung eines erfindungsgemäßen Werkstoffs resultiert in dem erstmaligen Vorteil, dass Vibrationen und/oder Schwingungen, insbesondere Körperschall, nicht durch den Körper des Lautsprecherkorbs weitergeleitet werden können, bzw. dass eine Weiterleitung erschwert wird. Somit kann bei günstiger Verwendung des Werkstoffs sichergestellt werden, dass die Schallwellen- und Klangerzeugung ausschließlich oder maßgeblich durch die dafür vorgesehenen Komponenten eines Lautsprechers erfolgt, und unerwünscht erzeugter Körperschall keinen Anteil oder nur einen sehr geringen Anteil in der Schallwellen- und Klangerzeugung innehat.
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Bei einem gewöhnlichen Lautsprecher bedeutete dies, dass die Schallwellen- und Klangerzeugung im Wesentlichen ausschließlich durch die dafür vorgesehene Lautsprechermembran geschieht. Der unter Umständen parallel dazu von einem Lautsprecheraktuator (Spule und Polkern) generierte Körperschall kann gar nicht oder stark gedämpft über den Lautsprecherkorb in einen als Resonanzkörper fungierenden weiteren Gegenstand, zum Beispiel ein Boxengehäuse, geleitet werden.
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Nach einer Ausführungsform kann der Werkstoff ein Metallschaum oder ein poröser, metallischer Werkstoff sein. Ein solcher Metallschaum zeichnet sich durch eine geringe Dichte aus, da ein durch den Metallschaum gebildeter Körper zahlreiche Blasen und/oder Poren aufweist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform, ist der Werkstoff ein Aluminiumschaum oder ein poröses Aluminium. Offenzellige Metallschäume und poröses Aluminium sind beide für gasförmige und flüssige Medien durchlässig, unterscheiden sich aber in der Herstellungstechnologie und in den Eigenschaften voneinander.
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Beispielsweise kann zur Fertigung von Aluminiumschaum der Ausgangswerkstoff Aluminium zusammen mit Kristallsalz zusammen gegossen werden, wobei danach das Salz ausgewaschen wird, und an dessen Stelle Poren entstehen. Denkbar ist auch, einem flüssigen Aluminiumwerkstoff ein Treibmittel beizufügen oder keramische Partikel (SiC2, Al2O3) beizumengen und Gas einzublasen, wodurch während des Gießvorgangs Blasen erzeugt werden, die sich im erhärteten Zustand des Aluminiums als Poren manifestieren.
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Alternativ dazu kann der Metall- bzw. Aluminiumschaum auch mittels pulvermetallurgischer Verfahren hergestellt werden, indem einem Metallpulver ein Treibmittel beigemischt wird, sodass ein durch Pressen hergestellter Grünling bzw. ein entsprechendes Halbzeug aufgeschäumt werden kann.
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Die Verwendung von Aluminiumschaum hat den Vorteil, dass das spezifische Gewicht dieses Werkstoffs sehr gering ist, beispielsweise werden Schaumdichten von etwa 0,5 g/cm3 erreicht. Weiterhin weisen solche Aluminiumschäume die Eigenschaft auf, dass sie eine sehr geringe thermische Leitfähigkeit und eine sehr starke Schwingungsdämpfung aufweisen. Dies hat zur Folge, dass ein Gesamtgewicht eines späteren Lautsprechers mit einem Lautsprecherkorb aus einem Aluminiumschaum relativ zur Größe sehr gering ist. Dies ist insbesondere bei der Verwendung eines solchen Lautsprechers mit einem erfindungsgemäßen Lautsprecherkorb im Fahrzeug- oder Flugzeugbau vorteilhaft.
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Gemäß einer speziellen Ausgestaltung liegt die optimale Porengröße zwischen 0,1 mm bis 3,0 mm, insbesondere zwischen 0,1 mm bis 1 mm.
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In Erweiterung dieses Grundprinzips wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Lautsprecherkorb eine Basis aufweist, wobei diese zur Anordnung eines Lautsprecheraktuators dient. Der Lautsprecheraktuator hat die Funktion, die Lautsprechermembran gemäß eines elektrischen Eingangssignals in Bewegung zu versetzen, wobei die Bewegung der Lautsprechermembran wiederum zur Entstehung von Schallwellen führt. Weiterhin umfasst der Lautsprecherkorb einen Membranträger, welcher über Strebenträger mit der Basis physisch fest verbunden ist. Die Lautsprechermembran ist in flexibler Art und Weise am Membranträger derart befestigt, sodass die Lautsprechermembran zwar eine Bewegung in Längsrichtung des Lautsprechers bzw. des Lautsprecherkorbs verführen kann, jedoch in anderen Bewegungsrichtungen beschränkt ist.
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Davon sind auch Ausführungsformen umfasst, bei denen die genannten Komponenten des Lautsprecherkorbs strukturell nicht eindeutig trennbar sind, sondern funktional und strukturell ineinander übergehen, wobei der Membranträger zum Beispiel als Ringträger oder Vieleck ausgebildet sein kann.
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Um den Lautsprecherkorb, bzw. im zusammengebauten Zustand den Lautsprecher, an einem Gegenstand anbringen zu können, zum Beispiel an ein Gehäuse einer Lautsprecherbox, weist der Lautsprecherkorb Befestigungsvorrichtungen auf. Diese können beispielsweise als Bohrungen ausgeführt sein, sodass der Lautsprecherkorb mithilfe von Schrauben angebracht werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Lautsprecherkorbs ist ein sogenannter Mittelträger vorgesehen, der bezüglich der Längsachse des Lautsprecherkorbs zwischen dem Membranträger und der Basis an dem Strebenträger angeordnet ist. Dies hat insbesondere bei großen Lautsprechern den positiven Effekt, dass der Lautsprecherkorb durch den Mittelträger durch erhöhte Formsteifigkeit gestärkt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird offenbart, dass der Lautsprecherkorb einen Verbindungsabschnitt aufweist, wobei dieser zwischen der Befestigungsvorrichtung und weiteren Komponenten, zum Beispiel dem Membranträger, vorhanden ist. Insbesondere indem dieser Verbindungsabschnitt aus dem Poröse in, bzw. porenhaltigen Werkstoff, insbesondere aus Aluminiumschaum, hergestellt ist, wird in effektiver Weise eine Weiterleitung von Körperschall aus dem Lautsprecherkorb in einen Gegenstand, an welchem der Lautsprecherkorb befestigt ist, verhindert oder vermindert.
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Weiterhin wird anhand einer Ausführungsform offenbart, dass der Strebenträger, der Membranträger und/oder die Basis aus dem porösen oder porenhaltigen Werkstoff hergestellt sind.
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Zudem ist es denkbar, im Wesentlichen den gesamten Lautsprecherkorb aus dem porösen und/oder porenhaltigen Werkstoff einstückig zu fertigen. Dies führt zu einer weiteren Gewichtsersparnis und verbesserten Dämpfungseigenschaften hinsichtlich der Weiterleitung von Körperschall.
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Insbesondere kann der Lautsprecherkorb durch ein geeignetes Gießverfahren hergestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist insbesondere eine Oberfläche des Lautsprecherkorbs oder einzelner Abschnitte davon, insbesondere eine Oberfläche des Strebenträgers aus dem porösen bzw. porenhaltigen Werkstoff hergestellt. Dies führt dazu, dass die so gestalteten Oberflächen, im Verhältnis zu glatten Voll-Oberflächen, eine schlechte Schallabstrahlung aufweisen, da der Übergang von Körperschall zu Luftschall aufgrund der porösen Oberfläche erschwert wird.
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Im Zuge einer weiteren Ausführungsform wird offenbart, dass ein oder mehrere Abschnitte bzw. Bauteile des Lautsprecherkorbs, wie zum Beispiel die Basis, der Verbindungsabschnitt und/oder der Membranträger eine Sandwichstruktur mit mindestens einer Deckschicht in einer sich daran anschließenden Schaum-/Porenschicht aufweist. Durch eine solche Sandwichstruktur weist der Lautsprecherkorb bei einem niedrigen spezifischen Gewicht eine sehr hohe Steifigkeit auf.
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Weiterhin wird angeführt, dass der Lautsprecherkorb oder Einzelteile davon, wie zum Beispiel der Strebenträger, zumindest teilweise aus hohlen Profilen hergestellt sind, wobei diese Profile mit dem aufgeschäumten und/oder porenhaltigen bzw. porösen Werkstoff ausgefüllt sind.
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Im Rahmen der Erfindung wird ein Lautsprecher offenbart, wobei dieser einen Lautsprecherkorb als tragende Komponente aufweist, und der Lautsprecherkorb gemäß einer oder mehrerer im voran beschriebenen Ausführungsformen gestaltet ist. Ein solcher Lautsprecher hat ein niedriges Gewicht und eine sehr steife tragende Struktur, wobei gleichzeitig wenig akustische Störgeräusche erzeugt oder weitergeleitet werden.
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Die voranstehenden beschriebenen Ausführungsformen können beliebig, jedoch in sinnhafter Weise miteinander kombiniert werden.
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Figurenliste
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Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu.
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Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechend ähnliche Teile.
- 1 zeigt in thematischer Weise eine Struktur einer Ausführungsform eines Lautsprecherkorbs, und
- 2 führt eine Ausführungsform eines Lautsprechers mit einem Lautsprecherkorb gemäß 1 an.
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Ausführungsbeispiele
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1 ist eine stark vereinfachte, schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Lautsprecherkorbs 1, wobei relevante Abschnitte bzw. Teile des Lautsprecherkorbs 1 in nicht abschließender Art angeführt und verdeutlicht werden.
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Der Lautsprecherkorb 1 ist im Wesentlichen grob achsen-symmetrisch zur Längsachse 5 gestaltet und umfasst eine Basis 10, einen Mittelträger 13 und einen Membranträger 11, wobei diese durch mehrere Strebenträger 12 physisch miteinander verbunden sind, und somit die wesentliche Struktur des Lautsprecherkorbs 1 bilden. Um einen Lautsprecher 2 mit dem Lautsprecherkorb 1 beispielsweise an einer nicht dargestellten Lautsprecherbox befestigen zu können, weist der Lautsprecherkorb 1 Befestigungsvorrichtungen 23 auf. Üblicherweise sind solche Befestigungsvorrichtung 23 als Bohrungen ausgebildet, wodurch der Lautsprecherkorb 1 mithilfe von Schrauben beispielsweise an einem Lautsprechergehäuse angeschraubt werden kann.
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Zusätzlich wird ein Verbindungsabschnitt 7 definiert, welcher die Befestigungsvorrichtung 23 mit den übrigen Teilen des Lautsprecherkorbs 1 verbindet; gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Befestigungsvorrichtungen 23 über den Verbindungsabschnitt 7 mit dem Membranträger 11 verbunden.
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Der Lautsprecherkorb 1 gemäß 1 ist aus einem Aluminiumschaum 32 hergestellt, wobei der Aluminiumschaum 32 eine schaumartige, poröse und/oder Poren 30 enthaltende Struktur 31 aufweist. Die dabei vorhandenen Poren 30 sind offener und/oder auch geschlossener Natur.
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Insbesondere kann der Verbindungsbereich 7 aus dem schaumartigen, porösen und/oder Poren 30 enthaltenden Werkstoff gefertigt sein, sodass eine Übertragung von Körperschall aus dem Lautsprecherkorb 1 in einen Gegenstand, mit den der Lautsprecherkorb 1 verbunden ist, verhindert oder vermindert werden. Im Fall einer Verwendung eines solchen Lautsprechers 2 in einer Tür eines Kraftfahrzeugs würde effizient verhindert bzw. reduziert werden, dass von dem Lautsprecheraktuator 6 erzeugter Körperschall in die als Rehsenator fungierende Tür des Kraftfahrzeugs übertragen würde.
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2 zeigt einen vollständigen Lautsprecher 2, wobei der Lautsprecherkorb 1 als tragende Struktur für weitere Komponenten des Lautsprechers 2 dient. Um einen Lautsprecheraktuator 6 aufnehmen zu können, sind an der Basis 10 Befestigungsmittel 24 anbringbar, sodass der Lautsprecheraktuator 6 über die innere Polplatte 15 fest an der Basis 10 angeordnet werden kann.
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Weiterhin umfasst der Lautsprecheraktuator 6 eine Spule 26 und ein Polkern 14, wobei die Spule 26 über elektrische Verbindungsmittel 28, zum Beispiel ein Kabel, mit einem Anschluss 27 verbunden ist. Wird die Spule 26 mit elektrischen Signalen angesteuert, so vollführt diese ein alternierende Bewegung in Richtung der Längsachse 5 des Lautsprecherkorbs 1. Diese Bewegung wird auf eine Lautsprechermembran 18 übertragen, wodurch ein entsprechender Luftschall generiert wird. Zum Schutz des sensiblen Lautsprecheraktuators 6 ist eine sogenannte Spinne 16 und eine Abdeckkappe 17 vorgesehen, welche den Lautsprecheraktuator 6 gegenüber der Umgebung abdichten. Die Lautsprechermembran 18 ist dazu mithilfe einer flexiblen Sicke 19 am Membranträger 11 angeordnet, wobei die Lautsprechermembran 18 eine Bewegung in Richtung der Längsachse 5 vollführen kann, jedoch in Radialrichtung mithilfe der Sicke 19 festgelegt ist.
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Die Bewegung bzw. Beschleunigungskräfte leiten sich von der Spule 26 zum einen in die Lautsprechermembran 18 und zum anderen in den Polkern 14 bzw. einen Magnet 3 des Lautsprecheraktuators 6 ab, sodass Reaktionskräfte - ebenfalls alternierend - über die Basis 10 in Lautsprecherkorb 1 eingetragen werden. Indem der Lautsprecherkorb 1, insbesondere die Mittelträger 13, aus Aluminiumschaum 32 hergestellt sind, erfolgt eine starke Dämpfung der in den Lautsprecherkorb 1 eingetragenen Vibration.
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Dieser dämpfende Effekt wird verstärkt, wenn der Verbindungsabschnitt 7 ebenfalls aus einem porösen Werkstoff, insbesondere aus Aluminiumschaum 32 hergestellt ist.
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Wenngleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die gezeigten Ausführungsformen geeignet zu modifizieren, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die nachfolgenden Ansprüche stellen einen ersten, nicht bindenden Versuch dar, die Erfindung allgemein zu definieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lautsprecherkorb
- 2
- Lautsprecher
- 3
- Magnet
- 4
- Lautsprechermembran
- 5
- Längsachse
- 6
- Lautsprecheraktuator
- 7
- Verbindungsabschnitt
- 10
- Basis
- 11
- Membranträger
- 12
- Strebenträger
- 13
- Mittelträger
- 14
- Polkern
- 15
- innere Polplatte
- 16
- Spinne
- 17
- Abdeckkappe
- 18
- Lautsprechermembran
- 19
- Sicke
- 20
- Anschlussstecker
- 21
- elektrische Verbindung
- 23
- Befestigungsvorrichtung
- 24
- Befestigungsmittel
- 25
- äußere Polplatte
- 26
- Spule
- 27
- Anschlussvorrichtung
- 28
- elektrische Verbindungsmittel
- 30
- Pore
- 31
- schaumartigen, Poren enthaltende Tragstruktur
- 32
- Aluminiumschaum
