Дальнейшее развитие линии «Grosstraktor» привело к появлению среднего танка Pz.IV. Но передним с 1934 по 1936 год фирмами «Рейнметалл» и «Крупп» были произведены 5 трехбашенных танков «Neubau-Fahrzeug», что в переводе означает «машина новой постройки».
По результатам испытаний в «Каме» уже в октябре 1932 г. были выработаны основные требования к среднему танку весом 15 тонн, который первоначально назвали «MittlereTraktor» («Средний трактор»). В процессе работы над машиной ее вес возрос до 18 т. Разработка была поручена фирмам «Рейнметалл» и «Крупп». «Рейнметалл» конструировал шасси и башню, а «Крупп» – только башню. В итоге с 1934 по 1936 год были построены 5 танков Nb. Fz, причем корпуса и башни первых двух из них были изготовлены из обычной конструкционной, а не броневой стали.
Три этих танка, снабженные настоящей броней, впоследствии приняли участие в боях против англичан в Норвегии в апреле 1940 г. в составе взвода, приданного 40-му отдельному танковому батальону. В рапорте об их применении командир этого батальона Фолькхайм положительно отметил способность одновременно обстреливать несколько различных целей благодаря наличию двух дополнительных пулеметных башенок. Один из «Neubau-Fahrzeug» однажды застрял в топком грунте и при попытке выбраться из него безнадежно сломался. У немцев не нашлось достаточно мощных тягачей, чтобы вызволить танк, и машину пришлось взорвать.
На замену была прислана одна из оставшихся однотипных машин, построенных из обычной стали, но к тому времени боевые действия в Норвегии уже закончились, и «Neubau-Fahrzeug» использовались главным образом для пропаганды. Их снимки часто помещались в германской прессе, чтобы создать иллюзию наличия в Вермахте многочисленных тяжелых танков. Многократно публиковались и фотографии их строительства на заводе. Обман нацистам удался: и советская, и американская разведки в начале 1941 г. доносили своему руководству о производстве в Германии тяжелых танков Pz.V и Pz.VI. На самом деле ничего подобного тогда не существовало, просто за них были приняты танки «Neubau-Fahrzeug» с разными вариантами башен – «Рейнметалла» и «Круппа». Знакомые всем Pz.V «Пантера» и Pz.VI «Тигр» появились значительно позже и не имели с ними ничего общего, кроме обозначений.
Результаты испытаний «Neubau-Fahrzeug» не удовлетворили Управление вооружений Вермахта, поэтому требования к следующему танку радикально переработали. Прежде всего было решено отказаться от использования низкооборотных авиационных двигателей, которыми оснащались «Grosstraktor» и «Neubau-Fahrzeug», и сконструировать специальный танковый мотор, экономичный, легкий и надежный. Число его максимальных оборотов удвоили для выигрыша веса в трансмиссии. Контракт на его разработку и производство получила фирма «Майбах». Конечным результатом ее работы стал 12-цилиндровый бензиновый двигатель водяного охлаждения с рабочим объемом 11,9 литра, который имел номинальную мощность 265 л. с. при 2600 об/мин и мог кратковременно развивать 300 л. с. при 3000 об/мин. Он стал самым массовым двигателем немецких средних танков и самоходных орудий времен Второй мировой войны.
Вторым существенным изменением конструкции стал перенос ведущего колеса вперед. Такое решение имело свои недостатки – ведь колесо становилось более уязвимым для вражеского огня, а трансмиссию к нему приходилось вести через весь танк, утяжеляя ее и занимая место в боевом отделении и отделении управления. Но немецкие конструкторы посчитали, что следующие достоинства такой компоновки с лихвой компенсируют ее пороки:
1.Гусеница после отделения от грунта и перед входом в зацепление с ведущим колесом проходит долгий путь по всей длине танка. При этом она вибрирует и самоочищается. Таким образом, ведущее колесо меньше изнашивается и не забивается грязью и камнями.
2.Верхняя ветвь гусеницы, находясь под натяжением со стороны ведущего колеса, меньше «бьет» во время движения, поэтому гусеница имеет меньшую вероятность слететь с танка на ходу. А ее нижняя ветвь без этого натяжения лучше приспосабливается к неровностям поверхности, хотя сопротивление качения при этом немного возрастает.
3.Существенно облегчается управление трансмиссией, ведь и коробка передач, и бортовые передачи находятся в непосредственной близости от водителя, поэтому становятся ненужными длинные тяги управления, которые идут от него к механизмам трансмиссии при ее заднем расположении. Трение между этими тягами и их направляющими, а также неизбежные люфты в их соединениях приводят к возрастанию усилий на рычагах управления и повышают утомляемость водителя.
4.Размещение тяжелых агрегатов трансмиссии в носу танка смещает его центр тяжести вперед и дает возможность расположить башню в середине танка. Это уменьшает размах ее колебаний в движении и улучшает условия работы экипажа, а также облегчает возможность поместить люки водителя и стрел каратиста в передней части крыши корпуса. Кроме того, в результате смещения башни назад направленная вперед пушка меньше выступает за Пределы танка, что улучшает его габаритную проходимость.
Новая боевая машина первоначально получила условное наименование «B.W.» или полностью «Begleitwagen», что в переводе означает «машина сопровождения». Уже из этого названия понятно, что она создавалась для поддержки в бою легких танков и средних Pz.III. Для этого она получила соответствующее вооружение, которое состояло из 75-мм орудия со сравнительно небольшой длиной ствола в 24 калибра и 2 пулеметов. Орудие крупного для того времени калибра могло успешно решать огневые задачи, невыполнимые для пулеметов и малокалиберных пушек, которыми были вооружены другие немецкие танки: подавлять окопавшуюся пехоту противника и ее огневые средства, уничтожать вражескую артиллерию, прежде всего противотанковую, и разрушать легкие полевые укрепления. Невысокие нагрузки на снаряд в процессе выстрела дали возможность сделать его тонкостенным и увеличить разрывной заряд. Таким образом усиливалось фугасное и осколочное действие. Выпускался к этому орудию и бронебойный снаряд. Он имел небольшую начальную скорость и поэтому сравнительно низкую бронепробиваемость, но ее вполне хватало для танков того времени, большинство которых были защищены лишь противопульным бронированием.
3 апреля 1936 г. танк получил официальное наименование «Panzerkampfwagen IV». Первоначально он предназначался для вооружения рот средних танков, планируемых для формирования будущих танковых батальонов. Этой боевой машине выпала судьба сохраниться в производстве на протяжении всей Второй мировой войны и стать самым массовым немецким танком в истории.
За контракт опять боролись старые соперники – фирмы «Рейнметалл» и «Крупп». Инженеры из «Рейнметалла» пошли по пути наименьшего сопротивления и применили в своем танке сложную и дорогую подвеску, заимствованную с «Neubau-Fahrzeug». «Крупп» разработал новое оригинальное шасси, но не забыл и об унификации: использовал электрический привод башни с того же «Neubau-Fahrzeug», конструкцию смотровых щелей взял с Pz.IIA, а с Pz.III позаимствовал форму башни, командирскую башенку и люки. Первоначальный проект предусматривал дополнительную пулеметную башню в передней части танка справа, но скоро от нее отказались в пользу обычной шаровой пулеметной установки, также унифицированной с Pz.III. «Крупп» выиграл контракт, и 30 апреля 1936 г. его первый опытный образец был готов к испытаниям.
Особое внимание в ходе испытаний прототипов будущей «четверки» уделили подвеске нового танка, ведь она оказывала непосредственное влияние на скорость его движения на местности и удобства для экипажа. На двух опытных образцах испытали 5 различных вариантов подвески, пока не остановились на схеме из четырех поддерживающих и восьми опорных катков, сблокированных попарно на четвертьэллиптических листовых рессорах. Использование амортизаторов для многолистовых рессорных подвесок не обязательно, ведь гашение колебаний в них происходит за счет трения листов между собой при изгибе рессоры, поэтому на «четверке» их не было.
Подвеска Pz.IV оставалась практически неизменной на протяжении всей долгой жизни танка. Интересна и поучительна история того, как и почему это произошло. Одним из испытываемых вариантов была передовая для того времени торсионная подвеска. Ее особенностью является низкое внутреннее трение, поэтому сразу выявилась необходимость применения амортизаторов для быстрого гашения колебаний корпуса танка, возникающих в процессе движения. Обычно амортизаторы устанавливаются только на крайние катки подвески, где их эффективность наиболее высока. Не имея в то время необходимого опыта работы с торсионными подвесками, конструкторы Круппа поставили их на каждый каток и к тому же выбрали амортизаторы с недостаточной энергоемкостью, которые в движении быстро перегревались и выходили из строя. Подвеска получилась явно неудачной. Из-за этого первого отрицательного опыта у главного конструктора танков фирмы «Крупп» Вёльферта выработалось стойкое предубеждение против торсионной подвески, и он с тех пор настойчиво выступал против ее применения.
1 июня 1937 г. Управление вооружений Вермахта дало фирме «Крупп» указание осуществить глубокую стандартизацию их Pz.IV с Pz.III фирмы «Даймлер-Бенц». Оба танка выпускались параллельно, находились в одной весовой категории и оснащались одним и тем же двигателем, поэтому естественно напрашивалось решение унифицировать их шасси. Круппу было приказано прекратить все работы по дальнейшему развитию корпуса, силовой установки и подвески «четверки» и завершить уже начатую производством вторую серию этих танков – Pz.IVAusf.B. Для следующей модификации Ausf.C намечалось использовать шасси четвертой серии «тройки» – ее модели Ausf.E.