При включении передачи «Д» масло под давлением поступало под поршни первого сцепления и второго тормоза, обеспечивая получение 1 -й передачи с передаточным отношением 2,55. При увеличении скорости движения происходило автоматическое переключение на 2-ю передачу (второй тормоз выключался, а первый тормоз включался) с передаточным отношением 1,47, а затем со 2-й на 3-ю – прямую передачу (первый тормоз выключался, а второе сцепление включалось).
Моменты автоматического переключения и плавность включения передач определялись клапанной системой управления в зависимости от скорости движения (центробежный регулятор) и нагрузки двигателя (дроссельный клапан или силовой регулятор).
Положение «П» обеспечивало движение только на 1 -й передаче. Движение задним ходом с передаточным отношением 2,26 можно было получить, включив передачу «ЗХ». При этом включалось второе сцепление и второй тормоз.
Демультипликатор, расположенный за коробкой передач, состоял из планетарного механизма и двух многодисковых сцеплений, включающихся маслом. При нажатии на кнопку «Понижающая» включалось наружное сцепление, соединяющее эпицикл планетарного механизма с неподвижным корпусом, обеспечивая увеличение крутящего момента в планетарном механизме в 2,73 раза. При нажатии на кнопку «Прям.» выключалось наружное и включалось внутреннее сцепление, обеспечивая прямую передачу в демультипликаторе.
Моменты переключения передач при положении рычага «Д» соответствовали следующим значениям при включенной прямой передаче в демультипликаторе: с 1 -й на 2-ю – 18 км/ч, со 2-й на 3-ю -33,5 км/ч; с 3-й на 2-ю – 11,6 км/ч; со 2-й на 1 -ю – 6,6 км/ч.
В конструкции гидродинамической передачи ЗИЛ-135Е по сравнению с ЗИЛ-135Б были проведены два основных изменения: крепление гидротрансформатора к коленчатому валу двигателя выполнили через гибкий ведущий диск и заменили понижающую передачу (передний вальный демультипликатор) с передаточным отношением первой ступени 1,96 на задний планетарный демультипликатор (конструктор – А.Н. Нарбут) с передаточным отношением 2,73 и с более высоким КПД.
Введение демультипликатора с передаточным отношением 2,73 позволило расширить силовой диапазон по передачам с 2,55 до 7, а вместе с гидротрансформатором – до 2,75x7=19,25, что обеспечило высокие тягово-динамические свойства автомобиля ЗИЛ-135Е по сравнению с ЗИЛ-135Б, где они были недостаточны.
Раздаточная коробка обеспечивала два положения: «нейтраль» (привод на все колеса борта выключен) и «включение» всех колес одного борта. Управление раздаточными коробками производилось с помощью сжатого воздуха, раздельно для правого и левого бортов. Передаточное отношение раздаточной коробки – 1,52. Раздаточная коробка автомобиля ЗИЛ-135Е отличалась от раздаточной коробки ЗИЛ-135Б отсутствием привода водомета, картерами, управлением и рядом других деталей.
