ATOS葉片泵轉子旋轉時，葉片在離心力和壓力油的作用下，尖部緊貼在定子內表面上。這樣兩個葉片與轉子和定子內表面所構成的工作容積，先由小到大吸油后再由大到小排油，葉片旋轉一周時，完成兩次吸油與排油。
ATOS葉片泵由轉子1、定子2、葉片3、配油盤和端蓋等部件所組成。定子的內表面是圓柱形孔。轉子和定子之間存在著偏心。葉片在轉子的槽內可靈活滑動，在轉子轉動時的離心力以及通入葉片根部壓力油的作用下，葉片頂部貼緊在定子內表面上，于是兩相鄰葉片、配油盤、定子和轉子間便形成了一個個密封的工作腔。當轉子按逆時針方向旋轉時，圖右側的葉片向外伸出，密封工作腔容積逐漸增大，產生真空，于是通過吸油口6和配油盤5上窗口將油吸入。而在圖的左側。葉片往里縮進，密封腔的容積逐漸縮小，密封腔中的油液經配油盤另一窗口和壓油口1被壓出而輸出到系統中去。這種泵在轉子轉一轉過程中，吸油壓油各一次，故稱單作用泵。轉子受到徑向液壓不平衡作用力，故又稱非平衡式泵，其軸承負載較大。改變定子和轉子間的偏心量，便可改變泵的排量，故這種泵都是變量泵。
ATOS葉片泵的作用原理和單作用葉片泵相似，不同之處只在于定子表面是由兩段長半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線八個部分組成，且定子和轉子是同心的。在圖示轉子順時針方向旋轉的情況下，密封工作腔的容積在左上角和右下角處逐漸增大，為吸油區，在左下角和右上角處逐漸減小，為壓油區；吸油區和壓油區之間有一段封油區把它們隔開。這種泵的轉子每轉一轉，每個密封工作腔完成吸油和壓油動作各兩次，所以稱為雙作用葉片泵。泵的兩個吸油區和兩個壓油區是徑向對稱的，作用在轉子上的液壓力徑向平衡，所以又稱為平衡式葉片泵。
雙作用葉片泵的瞬時流量是脈動的，當葉片數為4的倍數時脈動率小。為此，雙作用葉片泵的葉片數一般都取12或16。
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