Jakie siły działają na elementy zawieszenia?

Gdyby rozłożyć zawieszenie współczesnego samochodu na siły działające na poszczególne jego elementy, wyszłoby wielotomowe wydawnictwo, którego przeciętny kierowca po prostu by nie ogarnął. Dlatego dla przejrzystości rozpatrzmy uproszczony wariant niezależnego zawieszenia typu MacPherson, w którym piasta jest mocowana do nadwozia jednym wahaczem poprzecznym i kolumną z amortyzatorem.

Zgodnie z trzecią zasadą dynamiki Newtona (siła akcji równa się sile reakcji), całkowita masa samochodu jest rozłożona między jego cztery koła, przy czym siła działająca na każde koło skierowana jest od powierzchni, na której stoi (albo porusza się) samochód. Punktem przyłożenia tej siły jest przy tym środek powierzchni styku opony z nawierzchnią drogi. Jeśli przyjąć, że zawieszenie samochodu jest sprawne, koła są wyważone, a kąty geometrii kół odpowiadają normie, to ten środek powierzchni styku będzie znajdował się na osi symetrii koła pod względem jego szerokości. W to samo miejsce powinna też schodzić oś kolumny amortyzatora, na której umieszczone jest mocowanie drążków (końcówek) kierowniczych.

A zatem siła równa części masy samochodu, przypadającej na dowolne z jego kół, skierowana jest od ziemi, a punktem przyłożenia tej siły jest środek symetrii koła pod względem szerokości. Ze względu na konstrukcję zawieszenia wspomniana siła wywołuje momenty na łożysku piasty, wahaczu (rozciąganie) i kolumnie z amortyzatorem (ściskanie).

I konstruktor, który opracowuje elementy zawieszenia samochodu, dokładnie wylicza wszystkie te momenty, uwzględniając w projekcie między innymi piastę, wahacz, kolumnę amortyzatora, sworzeń wahacza, końcówki drążków kierowniczych i tak dalej. Zapas wytrzymałości oczywiście jest zakładany, ale z reguły ma on tendencję do zmniejszania się, ponieważ jego zwiększenie prowadzi do wzrostu kosztu całego zawieszenia.