CN112572595A - 方向盘的控制方法和系统、转向系统以及汽车 - Google Patents
方向盘的控制方法和系统、转向系统以及汽车 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及汽车领域,公开了一种方向盘的控制方法、一种方向盘的控制系统、一种转向系统以及一种汽车。其中,所述方向盘通过解耦装置(3)与车轮解耦或耦合,所述控制方法包括:计算所述方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角差值α;根据所述转角差值α控制所述方向盘回正以使所述解耦装置(3)能够耦合所述方向盘和所述车轮。本发明提供的方法能够使兼具游戏功能和正常驾驶功能的汽车在游戏结束后方向盘和车轮顺利耦合,从而优化汽车的使用性能。
Description
技术领域
本发明涉及汽车领域,具体地涉及一种方向盘的控制方法,一种方向盘的控制系统,进一步,本发明还涉及一种转向系统和一种汽车。
背景技术
随着科学技术进步,人们对汽车游戏娱乐功能的需求不断增加。飞车类游戏例如极品飞车、QQ飞车等可以让人体验到疯狂的驾驶乐趣,广受汽车爱好者的追捧和喜爱。目前体验上述游戏功能一般是通过在PC端操作常规键盘或操作专业游戏方向盘来实现的。常规键盘无法真实模拟出开车操纵方向盘转向的手感,而专业游戏方向盘的设备体积较大,用户自购使用的性价比较低,若去相关娱乐场所操作专业游戏方向盘则会带来场地限制,无法随时随地满足用户的使用需求。
有鉴于此,有必要开发一种新的兼具游戏功能和正常驾驶功能的汽车。
本申请的发明人在实践过程中发现,若对现有的汽车转向系统进行改造,在转向系统上安装解耦装置,则可以解耦方向盘和车轮,从而使得汽车进入游戏模式。
然而,上述技术方案在具体实践时,常常导致汽车具有如下缺陷,汽车在游戏模式结束后,方向盘和车轮无法耦合,汽车无法从游戏模式进入正常驾驶模式,影响汽车的正常使用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述技术问题,提供一种方向盘的控制方法,该方法能够使兼具游戏功能和正常驾驶功能的汽车在游戏结束后方向盘和车轮顺利耦合,从而优化汽车的使用性能。
为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种方向盘的控制方法,所述方向盘通过解耦装置与车轮解耦或耦合以进入游戏模式或正常驾驶模式,所述控制方法包括:
计算所述方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角差值α;
根据所述转角差值α控制所述方向盘回正以使所述解耦装置能够耦合所述方向盘和所述车轮。
优选地,在计算所述方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角差值α之前还包括:
检测所述方向盘在解耦前的转向角度α1以及所述方向盘在解耦结束后的转向角度α2;
其中,α=α2-α1;和/或,
所述根据所述转角差值α控制所述方向盘回正以使所述解耦装置(3)能够耦合所述方向盘和所述车轮包括:在α>Δ的条件下控制所述方向盘转动至转向角度α3以使(α3-α1)<Δ,其中,α1为所述方向盘在解耦前的转向角度,Δ为解耦装置(3)能够耦合方向盘和车轮的允许偏差值。
优选地,所述控制方法还包括:
计算所述车轮在解耦结束后相对于解耦前的转角差值β;
根据所述转角差值α和所述转角差值β控制所述方向盘回正以使所述解耦装置(3)能够耦合所述方向盘和所述车轮。
优选地,在计算所述方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角差值α以及所述车轮在解耦结束后相对于解耦前的转角差值β之前还包括:
检测所述方向盘在解耦前的转向角度α1以及所述方向盘在解耦结束后的转向角度α2;
检测所述车轮在解耦前的转向角度β1以及所述车轮在解耦结束后的转向角度β2;
其中,α=α2-α1;β=β2-β1;和/或,
所述根据所述转角差值α和所述转角差值β控制所述方向盘回正以使所述解耦装置能够耦合所述方向盘和所述车轮包括:在α+β>Δ的条件下控制所述方向盘转动至转向角度α3以使(α3-α1)+β<Δ,其中,α1为所述方向盘在解耦前的转向角度,Δ为解耦装置能够耦合方向盘和车轮的允许偏差值。
优选地,所述方向盘通过转向机构传动连接所述车轮,所述转向机构包括与所述方向盘连接为同步转动的方向盘端轴,所述解耦装置通过所述方向盘端轴与所述方向盘相连,所述方向盘端轴上安装有能够驱动所述方向盘端轴旋转的驱动器。
本发明第二方面提供一种方向盘的控制系统,所述方向盘通过解耦装置与车轮解耦或耦合,所述控制系统包括:
计算模块,用于计算所述方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角差值α;
控制模块,用于根据所述转角差值α控制所述方向盘回正以使所述解耦装置能够耦合所述方向盘和所述车轮。
优选地,所述控制系统还包括:
第一角度检测元件,用于检测所述方向盘在解耦前的转向角度α1以及所述方向盘在解耦结束后的转向角度α2;
所述计算模块用于根据如下公式计算所述方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角差值α:α=α2-α1;和/或,
所述控制模块用于在α>Δ的条件下控制所述方向盘转动至转向角度α3以使(α3-α1)<Δ,其中,α1为所述方向盘在解耦前的转向角度,Δ为解耦装置(3)能够耦合方向盘和车轮的允许偏差值。
优选地,所述计算模块还用于计算所述车轮在解耦结束后相对于解耦前的转角差值β;
所述控制模块用于根据所述转角差值α和所述转角差值β控制所述方向盘回正以使所述解耦装置(3)能够耦合所述方向盘和所述车轮。
优选地,所述控制系统还包括:
第一角度检测元件,用于检测所述方向盘在解耦前的转向角度α1以及所述方向盘在解耦结束后的转向角度α2;
第二角度检测元件,用于检测所述车轮在解耦前的转向角度β1以及所述车轮在解耦结束后的转向角度β2;
所述计算模块用于根据如下公式计算所述方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角差值α以及所述车轮在解耦结束后相对于解耦前的转角差值β:α=α2-α1,β=β2-β1;和/或,
所述控制模块用于在α+β>Δ的条件下控制所述方向盘转动至转向角度α3以使(α3-α1)+β<Δ,其中,α1为所述方向盘在解耦前的转向角度,Δ为解耦装置能够耦合方向盘和车轮的允许偏差值。
优选地,所述方向盘通过转向机构传动连接所述车轮,所述转向机构包括与所述方向盘连接为同步转动的方向盘端轴,所述解耦装置通过所述方向盘端轴与所述方向盘相连,所述方向盘端轴上安装有能够驱动所述方向盘端轴旋转的驱动器。
基于本发明第二方面提供的方向盘的控制系统,本发明第三方面提供一种转向系统,所述转向系统包括根据本发明第二方面所述的方向盘的控制系统。
基于本发明第三方面提供的转向系统,本发明第四方面提供一种汽车,所述汽车包括根据本发明第三方面所述的转向系统。
本发明提供的技术方案具有如下有益效果:
本发明通过解耦装置来解耦或耦合方向盘和车轮从而使得汽车可以兼具游戏功能和正常驾驶功能,以更好地满足用户的游戏需求并提升用户游戏体验;
进一步,本发明通过检测方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角偏差α来控制方向盘转向回正,实现方向盘和车轮的对中,从而使得解耦装置在游戏结束后能够顺利耦合车轮和方向盘,保证了汽车在游戏模式和正常驾驶模式之间的顺利切换,提升了汽车的使用性能。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的方向盘控制方法的流程图;
图2是本发明另一实施例提供的方向盘控制方法的流程图;
图3是本发明实施例提供的方向盘控制系统的结构图;
图4是本发明另一实施例提供的解耦装置的结构示意图;
图5是本发明实施例提供的转向系统的结构框图;
图6是本发明实施例提供的汽车的结构框图。
附图标记说明
1-方向盘;2-方向盘端轴;3-解耦装置;4-助力电机;5-车轮摆动角度传感器;12-第二配合件;13-第一配合件;14-转向端轴;15-移动件;16-齿轮。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所指的上、下、左、右。“内、外”是指相对于部件本身轮廓的内、外。
参阅图1,本发明实施例第一方面提供一种方向盘的控制方法,所述方向盘1通过解耦装置3与车轮解耦或耦合;以下以方向盘1与车轮解耦后,汽车进入游戏模式,方向盘1与车轮耦合后,汽车进入正常驾驶模式为例对本发明实施例提供的控制方法进行说明。
所述控制方法包括:计算所述方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角差值α;根据所述转角差值α控制所述方向盘回正以使所述解耦装置(3)能够耦合所述方向盘和所述车轮。
具体地,汽车的方向盘1通过转向系统与车轮连接,当用户操作方向盘1旋转式,可以通过转向系统带动车轮转向。在本实施例中,在方向盘1与车轮之间安装解耦装置3,通过解耦装置3来解耦或者耦合方向盘1和车轮,当方向盘1和车轮解耦时,汽车进入游戏模式,当方向盘1和车轮耦合时,汽车进入正常驾驶模式。解耦装置3一般安装在转向系统上。
汽车进入游戏模式后,车轮和方向盘1处于解耦脱开状态,游戏结束后,由于用户在游戏时操作方向盘1转向,由此导致方向盘1不再位于解耦前的转向角度。
解耦装置3通常通过耦合或解耦车轮端轴和转向端轴来实现方向盘1和车轮之间的耦合或解耦。方向盘端轴2与方向盘1例如连接为同步转动,另外,转向端轴与车轮转动连接。当方向盘1发生转动时,方向盘端轴2也会随之转动。在游戏结束后,由于方向盘1相对于原始的位置偏转一定角度,因此导致方向盘端轴2和转向端轴不再处于对中状态。对于一般的解耦装置3而言,若方向盘端轴2和转向端轴不再对中时,车轮和方向盘1将无法实现游戏后的再次耦合,影响汽车的正常使用。
通过本实施例提供的上述方式,在游戏结束后,按照方向盘1的转角偏差控制方向盘1转动至与车轮对中的位置,也就是使得方向盘端轴2和转向端轴对中,从而解耦装置3可以实现方向盘端轴2和转向端轴之间的耦合。解耦装置3的结构具有多种。参照图4,在解耦装置3的一实施例中,解耦装置3包括第一配合件13,该第一配合件13具有内部形成有空腔的腔体;第二配合件12,该第二配合件12自该腔体的轴向一端伸入至所述空腔内;移动件15,该移动件15能够贯穿所述空腔的侧壁移动以与所述第二配合件12接合或分离从而实现所述第一配合件13与所述第二配合件12的耦合或解耦。
方向盘端轴2与第二配合件12固定连接,例如通过花键连接的方式插入在第二配合件12内。转向端轴14自所述腔体的轴向另一端伸入至所述空腔内,并且与第一配合件13过盈配合连接。
腔体的侧壁上形成有通孔,同时,第二配合件12的侧壁上对应该通孔形成有例如盲孔,在耦合之前,需要该盲孔与通孔连通;移动件15可以在驱动部件的驱动下穿设通孔左右移动,当移动件15自盲孔中移除时,第一配合件13和第二配合件12解耦,从而实现方向盘端轴2和转向端轴解耦;当移动件15伸入至盲孔中时,第一配合件13和第二配合件12耦合,从而实现方向盘端轴2和转向端轴的耦合。
可以理解的是,只有当第一配合件13和第二配合件12上的通孔和盲孔彼此连通的情况下,才能够实现二者之间的耦合。由此,需要汽车在游戏结束后,转动方向盘1至第二配合件12上的盲孔与第一配合件13上的通孔彼此连通。
驱动上述移动件15的方式可以有多种。在本实施例中,可以通过电机、与电机的输出轴同轴固定的齿轮16来驱动移动件15。具体地,移动件15可以为外周面上形成有螺纹的插销,齿轮16和插销啮合。当齿轮16随着电机旋转时,驱动插销左右移动。
为了在汽车游戏结束后,能够通过解耦装置3耦合方向盘端轴2和转向端轴,首先需要检测方向盘1在游戏前的转向角度α1以及所述方向盘1在游戏结束之后的转向角度α2,则,方向盘1的转角差值α=α2-α1。
然后,根据解耦装置3的啮合误差设定的允许偏差值Δ来进行判断,如果方向盘1的角度偏差α小于允许偏差值Δ,则表示离合器的方向盘1端和车轮端已经角度对中,可以直接进行耦合;如果方向盘1的角度偏差α大于允许偏差值Δ,则控制系统向驱动器例如助力电机4发出信号,驱动方向盘1向相反的方向转动α,即-α,此时再次进行角度偏差对比,如此反复,直至方向盘1的角度偏差α小于允许偏差值Δ,则完成方向盘1回正,解耦装置3耦合,汽车进入正常驾驶模式。
本发明人在实践中发现,汽车进入游戏模式后,车轮和方向盘1处于解耦脱开状态,车轮可能受到其他外力作用,如大风或者汽车车辆剐蹭,导致游戏结束后,车轮可能会相对于游戏前有较小的偏转,由此导致车轮不再位于解耦前的转向角度。
参阅图2,在此条件下,控制方向盘回正还需要考虑车轮的转角偏差。为了解决此技术问题,进一步提高方向盘的控制精度,以能够在游戏结束后可靠地耦合方向盘和车轮。在本发明优选实施例中,所述控制方法还包括:计算所述车轮在解耦结束后相对于解耦前的转角差值β;根据所述转角差值α和所述转角差值β控制所述方向盘回正以使所述解耦装置(3)能够耦合所述方向盘和所述车轮。
为了在汽车游戏结束后,能够通过解耦装置3耦合方向盘端轴2和转向端轴,首先需要检测方向盘1在游戏前的转向角度α1以及所述方向盘1在游戏结束之后的转向角度α2;另外,还要检测所述车轮在游戏前的转向角度β1以及所述车轮在游戏结束之后的转向角度β2;
则,方向盘1的转角差值α=α2-α1;车轮的转角差值β=β2-β1。
然后,根据解耦装置3的啮合误差设定的允许偏差值Δ来进行判断,如果方向盘1和车轮的角度偏差α+β小于允许偏差值Δ,则表示离合器的方向盘1端和车轮端已经角度对中,可以直接进行耦合;如果方向盘1和车轮的角度偏差α+β大于允许偏差值Δ,则控制系统向驱动器例如助力电机4发出信号,驱动方向盘1向相反的方向转动α+β,即-α-β,此时再次进行角度偏差对比,如此反复,直至方向盘1和车轮的角度偏差α+β小于允许偏差值Δ,则完成方向盘1回正,解耦装置3耦合,汽车进入正常驾驶模式。
参阅图3,为了驱动方向盘1回正,驱动器安装在与方向盘1连接为同步转动的方向盘端轴2上。方向盘端轴2与转向端轴通过解耦装置3解耦或耦合,转向端轴与车轮传动连接。
另外,为了检测方向盘1在游戏前后的转向角度,方向盘端轴2上还安装有方向盘角度传感器;为了检测车轮在游戏前后的转向角度,转向端轴上还安装有车轮摆动角度传感器5。
方向盘角度传感器和车轮摆动角度传感器5均与控制系统(图中未示出)相连,控制系统根据二者的测量值来计算方向盘1和车轮在游戏前后的转角偏差。
进一步,控制系统还与助力电机4相连,其根据方向盘1和车轮在游戏前后的转角偏差来控制助力电机4驱动方向盘端轴2转向,直至方向盘1回正。
参阅图3,本发明实施例第二方面提供一种方向盘1的控制系统,该控制系统与本发明实施例第一方面提供的控制方法相对应。具体地,
所述方向盘1通过解耦装置3与车轮解耦或耦合,以下以方向盘1与车轮解耦后,汽车进入游戏模式,方向盘1与车轮耦合后,汽车进入正常驾驶模式为例对本发明实施例提供的控制系统进行说明。
所述控制系统包括:计算模块,用于计算所述方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角差值α;控制模块,用于根据所述转角差值α控制所述方向盘回正以使所述解耦装置3能够耦合所述方向盘和所述车轮。
所述控制系统还包括:第一角度检测元件,用于检测所述方向盘在解耦前的转向角度α1以及所述方向盘在解耦结束后的转向角度α2;所述计算模块用于根据如下公式计算所述方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角差值α:α=α2-α1;和/或,所述控制模块用于在α>Δ的条件下控制所述方向盘转动至转向角度α3以使(α3-α1)<Δ,其中,α1为所述方向盘在解耦前的转向角度,Δ为解耦装置(3)能够耦合方向盘和车轮的允许偏差值。
在本发明优选实施例中,所述计算模块还用于计算所述车轮在解耦结束后相对于解耦前的转角差值β;所述控制模块用于根据所述转角差值α和所述转角差值β控制所述方向盘回正以使所述解耦装置(3)能够耦合所述方向盘和所述车轮。
所述控制系统还包括:第一角度检测元件,用于检测所述方向盘1在游戏前的转向角度α1以及所述方向盘1在游戏结束之后的转向角度α2;第二角度检测元件,用于检测所述车轮在游戏前的转向角度β1以及所述车轮在游戏结束之后的转向角度β2;
所述计算模块用于根据如下公式计算所述方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角差值α以及所述车轮在解耦结束后相对于解耦前的转角差值
β:α=α2-α1,β=β2-β1。
所述控制模块用于在α+β>Δ的条件下控制所述方向盘1转动至转向角度α3以使(α3-α1)+β<Δ,其中,α1为所述方向盘1在游戏前的转向角度,Δ为方向盘1和车轮能够实现耦合的允许偏差值。
所述方向盘1通过转向机构传动连接所述车轮,所述转向机构包括与所述方向盘1连接为同步转动的方向盘端轴,所述解耦装置3通过所述方向盘端轴与所述方向盘1相连,所述方向盘端轴上安装有能够驱动所述方向盘端旋转的驱动器。
关于本发明实施例第二方面提供的控制系统的进一步的具体描述,参照本发明实施例第一方面提供的控制方法,此处不再赘述。
参阅图5,本发明实施例第三方面提供一种转向系统,该转向系统包括根据本发明实施例第二方面所述的方向盘的控制系统。
参阅图6,本发明实施例第四方面提供一种汽车,该汽车包括根据本发明实施例第三方面提供的转向系统。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种方向盘的控制方法,其特征在于,所述方向盘通过解耦装置(3)与车轮解耦或耦合,所述控制方法包括:
计算所述方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角差值α;
根据所述转角差值α控制所述方向盘回正以使所述解耦装置(3)能够耦合所述方向盘和所述车轮。
2.根据权利要求1所述的方向盘的控制方法,其特征在于,在计算所述方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角差值α之前还包括:
检测所述方向盘在解耦前的转向角度α1以及所述方向盘在解耦结束后的转向角度α2;
其中,α=α2-α1;和/或,
所述根据所述转角差值α控制所述方向盘回正以使所述解耦装置(3)能够耦合所述方向盘和所述车轮包括:在α>Δ的条件下控制所述方向盘转动至转向角度α3以使(α3-α1)<Δ,其中,α1为所述方向盘在解耦前的转向角度,Δ为解耦装置(3)能够耦合方向盘和车轮的允许偏差值。
3.根据权利要求1所述的方向盘的控制方法,其特征在于,所述控制方法还包括:
计算所述车轮在解耦结束后相对于解耦前的转角差值β;
根据所述转角差值α和所述转角差值β控制所述方向盘回正以使所述解耦装置(3)能够耦合所述方向盘和所述车轮。
4.根据权利要求3所述的方向盘的控制方法,其特征在于,在计算所述方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角差值α以及所述车轮在解耦结束后相对于解耦前的转角差值β之前还包括:
检测所述方向盘在解耦前的转向角度α1以及所述方向盘在解耦结束后的转向角度α2;
检测所述车轮在解耦前的转向角度β1以及所述车轮在解耦结束后的转向角度β2;
其中,α=α2-α1;β=β2-β1;和/或,
所述根据所述转角差值α和所述转角差值β控制所述方向盘回正以使所述解耦装置(3)能够耦合所述方向盘和所述车轮包括:在α+β>Δ的条件下控制所述方向盘转动至转向角度α3以使(α3-α1)+β<Δ,其中,α1为所述方向盘在解耦前的转向角度,Δ为解耦装置(3)能够耦合方向盘和车轮的允许偏差值。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方向盘的控制方法,其特征在于,所述方向盘通过转向机构传动连接所述车轮,所述转向机构包括与所述方向盘连接为同步转动的方向盘端轴(2),所述解耦装置(3)通过所述方向盘端轴(2)与所述方向盘相连,所述方向盘端轴(2)上安装有能够驱动所述方向盘端轴(2)旋转的驱动器。
6.一种方向盘的控制系统,其特征在于,所述方向盘通过解耦装置(3)与车轮解耦或耦合,所述控制系统包括:
计算模块,用于计算所述方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角差值α;
控制模块,用于根据所述转角差值α控制所述方向盘回正以使所述解耦装置(3)能够耦合所述方向盘和所述车轮。
7.根据权利要求6所述的方向盘的控制系统,其特征在于,所述控制系统还包括:
第一角度检测元件,用于检测所述方向盘在解耦前的转向角度α1以及所述方向盘在解耦结束后的转向角度α2;
所述计算模块用于根据如下公式计算所述方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角差值α:α=α2-α1;和/或,
所述控制模块用于在α>Δ的条件下控制所述方向盘转动至转向角度α3以使(α3-α1)<Δ,其中,α1为所述方向盘在解耦前的转向角度,Δ为解耦装置(3)能够耦合方向盘和车轮的允许偏差值。
8.根据权利要求6所述的方向盘的控制系统,其特征在于,所述计算模块还用于计算所述车轮在解耦结束后相对于解耦前的转角差值β;
所述控制模块用于根据所述转角差值α和所述转角差值β控制所述方向盘回正以使所述解耦装置(3)能够耦合所述方向盘和所述车轮。
9.根据权利要求8所述的方向盘的控制系统,其特征在于,所述控制系统还包括:
第一角度检测元件,用于检测所述方向盘在解耦前的转向角度α1以及所述方向盘在解耦结束后的转向角度α2;
第二角度检测元件,用于检测所述车轮在解耦前的转向角度β1以及所述车轮在解耦结束后的转向角度β2;
所述计算模块用于根据如下公式计算所述方向盘在解耦结束后相对于解耦前的转角差值α以及所述车轮在解耦结束后相对于解耦前的转角差值β:α=α2-α1,β=β2-β1;和/或,
所述控制模块用于在α+β>Δ的条件下控制所述方向盘转动至转向角度α3以使(α3-α1)+β<Δ,其中,α1为所述方向盘在解耦前的转向角度,Δ为解耦装置(3)能够耦合方向盘和车轮的允许偏差值。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的方向盘的控制系统,其特征在于,所述方向盘通过转向机构传动连接所述车轮,所述转向机构包括与所述方向盘连接为同步转动的方向盘端轴(2),所述解耦装置(3)通过所述方向盘端轴(2)与所述方向盘相连,所述方向盘端轴(2)上安装有能够驱动所述方向盘端轴(2)旋转的驱动器。
11.一种转向系统,其特征在于,所述转向系统包括根据权利要求6-10中任意一项所述的方向盘的控制系统。
12.一种汽车,其特征在于,所述汽车包括根据权利要求11所述的转向系统。
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